光纤传感器的应用及发展
光纤传感技术的应用与改进
光纤传感技术的应用与改进光纤传感技术是一种基于光学原理的传感技术，利用光纤作为传感元件，通过测量光的特性来实现对环境参数和物理量的监测和测量。
近年来，随着科技的不断发展，光纤传感技术已经在许多领域得到了广泛的应用，并呈现出了许多改进的趋势。
一、应用领域1. 温度传感光纤传感技术的一个重要应用领域是温度传感。
由于光纤传感技术具有高灵敏度、长途传输和抗电磁干扰的特点，因此它被广泛应用于温度测量和监控领域。
光纤温度传感器可以实现高精度的温度测量，并且可以在各种恶劣环境条件下长时间工作。
2. 应变监测应变是许多工程领域中需要关注的一个重要参数。
光纤传感技术可以通过测量光纤的长度变化来实现对应变的监测。
相比于传统的传感技术，光纤传感器具有更高的灵敏度和更长的传输距离，能够实时监测结构物体的应变情况，可用于航空航天、地震监测、桥梁结构等领域。
3. 压力测量光纤传感技术在压力测量领域也有广泛的应用。
通过将反射光信号与压力传感的环境参数相比较，可以实现对压力变化的高精度测量。
这种传感技术特别适用于高温、高压、强腐蚀等恶劣环境的压力测量，可应用于石油化工、航空航天等行业。
4. 气体传感光纤传感技术还可以实现对气体参数的监测。
通过利用气体对光的散射或吸收特性，可以将光纤传感器用于气体浓度、组分、压力等参数的测量。
这种传感技术具有高灵敏度、快速响应的特点，被广泛应用于空气质量监测、环境污染检测等领域。
二、技术改进1. 纤光光栅技术纤光光栅技术是一种基于光纤中的光栅结构的传感技术。
它利用特殊设计的光纤结构，在光纤中形成一系列的光栅，通过测量光栅的特征参数来实现对环境参数的测量。
这种技术具有高精度、高灵敏度和高分辨率的特点，并且可以实现多点、多参量的测量。
2. 光纤光谱传感技术光纤光谱传感技术是一种基于光纤中的光谱特征的传感技术。
通过测量光纤中的光谱参数，如光强、波长等，可以实现对环境参数和物理量的高精度测量。
这种技术具有高分辨率、高信噪比和高灵敏度的优点，被广泛应用于环境监测、医疗诊断等领域。
光纤传感器
光纤传感器光纤传感器技术在现代科技领域中扮演着重要的角色。
本文将介绍光纤传感器的原理、应用领域以及未来发展趋势。
光纤传感器是一种利用光纤输送光信号并将其转换为传感信号的装置。
其工作原理基于光纤的光学特性，利用光的传输和反射来检测物理量的变化。
光纤传感器可以实现高灵敏度、高分辨率、快速响应和远程感知等特点，因此在许多领域得到广泛应用。
一种常见的光纤传感器类型是光纤光栅传感器。
光纤光栅传感器利用光栅的干涉效应来实现对物理量的测量。
光栅是将光纤纤芯中周期性的折射率变化引入的装置，在光的传播过程中形成干涉。
当光栅受到外界物理量的作用时，其折射率发生变化，从而引起干涉的变化，进而实现对物理量的检测。
光纤传感器的应用领域非常广泛，其中之一是环境监测领域。
光纤传感器可以用于测量温度、湿度、压力等环境参数，用于监测大气污染、水质污染、土壤质量等环境指标。
通过将光纤传感器网络部署在不同地点，可以实现对环境状况的实时连续监测，为环境保护提供重要数据支持。
另外，光纤传感器在基础设施安全领域也起着关键作用。
例如，光纤传感器可以应用于石油管道、天然气管道、电力输电线路等重要设施的监测和安全保护。
通过光纤传感器可以实现对温度、压力、振动等参数的监测，及时发现异常情况并采取措施，避免事故的发生。
光纤传感器还在医疗领域发挥着重要作用。
例如，在手术中，医生可以使用光纤传感器来监测患者的生命体征，如心率、血压等，并及时作出反应。
此外，光纤传感器还可以用于光学成像，如光纤内窥镜等，帮助医生进行精确的病灶检测和治疗。
未来，光纤传感器技术有望进一步发展。
一方面，随着光纤技术的不断革新，光纤传感器的性能将得到进一步提升。
例如，光纤传感器的灵敏度和分辨率将更高，响应速度将更快，从而满足更多领域对传感器的需求。
另一方面，光纤传感器的应用范围也将不断扩大，如在机器人技术、智能交通、航空航天等领域的应用都将成为可能。
这些发展将进一步推动光纤传感器技术的应用和创新。
2024年分布式光纤传感器市场发展现状
2024年分布式光纤传感器市场发展现状概述分布式光纤传感器是一种基于光学原理的传感器，可在单根光纤上实时测量温度、压力、应变等物理参数的变化。
随着技术的不断进步，分布式光纤传感器在工业、军事、能源领域等广泛应用，并在市场上取得了良好的发展。
本文将介绍分布式光纤传感器市场的发展现状。
市场规模目前，全球分布式光纤传感器市场规模持续扩大。
根据市场研究报告显示，预计到2025年，分布式光纤传感器市场规模将达到XX亿美元，年复合增长率为XX%。
其中，能源领域是分布式光纤传感器市场的主要驱动力，占据市场份额的40%以上。
应用领域分布式光纤传感器的应用领域广泛。
在工业领域，分布式光纤传感器可以应用于管道、油井、桥梁等结构的监测与检测，实时监测温度、应变等变化情况，确保安全可靠。
在军事领域，分布式光纤传感器可用于军事基础设施的监测、边界安全、侦察等方面，提供实时的数据支持。
此外，分布式光纤传感器还可以应用于交通运输、环境监测、医疗健康等领域。
技术趋势分布式光纤传感器的发展离不开技术的持续创新。
目前，光学通信技术、光纤传感器技术的进步为分布式光纤传感器提供了更好的发展机遇。
例如，光纤布拉格光栅传感器、光纤雷曼散射传感器等技术的不断改进，使得分布式光纤传感器的精度和可靠性得到显著提高。
此外，随着人工智能和大数据分析等技术的发展，分布式光纤传感器的数据处理和应用能力也将进一步增强。
发展挑战尽管分布式光纤传感器目前在市场上取得了一定的发展，但仍面临一些挑战。
首先，分布式光纤传感器的成本较高，限制了其广泛应用。
其次，传感器的精度和可靠性还需要进一步提升，以满足不同行业的需求。
此外，分布式光纤传感器的标准化和规范化工作也还有待完善，以促进市场的健康发展。
市场竞争格局当前，全球分布式光纤传感器市场竞争激烈。
市场上主要存在着一些大型跨国公司，如公司A、公司B等。
这些公司拥有先进的技术和研发能力，在市场上占据着一定的份额。
此外，还有一些中小型企业通过技术创新和市场定位，逐渐崭露头角，成为市场竞争的一股新力量。
光纤传感器应用与发展论文
光纤传感器的应用与发展摘要:主要阐述了光纤传感器的结构、原理、分类、特点、现状及发展趋势,并介绍了光纤传感器的几种应用。
关键词:光纤传感器发展趋势应用举例0 引言光纤传感技术的出现与光导纤维和光纤通信技术的发展是分不开的,是一种崭新的传感技术。
光纤传感器是以光纤为材料的传感器。
光纤是光导纤维的简称,其一般结构如图0.1所示。
从里到外分别是纤芯、包层、涂覆保护层和护套。
光纤的主体是纤芯和包层,涂覆保护层和护套起到隔离杂光和提高光纤强度的作用。
本文阐述了光纤传感器的原理、特点、现状及发展趋势,并介绍了光纤传感器的几种应用。
1 光纤传感基本原理及分类光纤传感技术是20世纪70年代中期伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来的一种以光为载体,光纤为媒质,感知和传输外界待测信号的新型传感技术。
光纤传感器是利用光在光纤中传播特性的变化来检测、量度它所受到的环境变化。
通过被测物理量的变化来调制波导中的光波,使光纤中的光波参量随被测物理量的变化而改变,从而求得被测信号的大小。
根据调制区与光纤的关系,可将调制分为两大类。
一类为功能型调制,调制区位于光纤内,外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。
这类光纤传感器称为功能型或本征型光纤传感器,也称内调制型传感器,光纤同具“传”和“感”两种功能。
同光源耦合的发射光纤与同光探测器耦合的接收光纤为一根连续光纤,称为传感光纤,故功能型光纤传感器亦称为全光纤型或传感型光纤传感器。
另一类为非功能型调制,调制区在光纤之外,外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制,这类光纤传感器称为非功能型或非本征型光纤传感器,发射光纤与接收光纤仅起传输光波的作用,称为传光光纤,不具有连续性,故非功能型光纤传感器也称为传光型光纤传感器或外调制型光纤传感器。
光纤传感器按被调制的光波参数不同又可分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、频率调制光纤传感器、偏振调制光纤传感器和波长(颜色)调制光纤传感器。
光纤传感器的用途
光纤传感器的用途光纤传感器是一种基于光纤技术的传感器，通过利用光的传输特性来实现对各种物理量的测量和检测。
光纤传感器具有高精度、高灵敏度、免受电磁干扰的优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
一、工业领域光纤传感器在工业领域中发挥着重要作用。
它可以用于测量温度、压力、位移、流量等各种物理量，广泛应用于生产线的监测和控制系统中。
例如，在机械加工过程中，光纤传感器可以实时监测机床的振动和温度，以保证生产的稳定性和安全性。
此外，光纤传感器还可以用于检测管道中的泄漏、测量液位等。
二、医疗领域光纤传感器在医疗领域中有着广泛的应用。
它可以用于监测患者的心率、血氧饱和度、体温等生理参数，为医生提供准确的数据支持。
此外，光纤传感器还可以用于手术过程中的远程观察和控制，以及药物输送的监测。
光纤传感器的应用不仅提高了医疗设备的精确性和安全性，还为患者提供了更好的医疗体验。
三、环境监测光纤传感器在环境监测领域中也有着重要的应用。
它可以用于测量大气污染物、水质污染物、土壤湿度等环境参数，为环境保护和资源管理提供数据支持。
例如，在水质监测中，光纤传感器可以实时监测水体中的氧气含量、溶解物质浓度等，以及检测水中的微生物和有害物质。
这些数据可以帮助环境科学家了解环境变化的情况，为环境保护提供决策依据。
四、安全监控光纤传感器在安全监控领域中也有着广泛的应用。
它可以用于火灾报警、入侵检测、地震监测等方面。
例如，在火灾报警系统中，光纤传感器可以实时监测建筑物内部的温度和烟雾浓度，及早发现火灾的迹象并报警。
此外，光纤传感器还可以用于地震监测，通过监测地下光纤的扭曲和拉伸来判断地震的发生和强度，为地震预警提供重要依据。
五、交通运输光纤传感器在交通运输领域中也有着重要的应用。
它可以用于测量车辆的速度、重量、位置等参数，以及监测道路的状况。
例如，在交通管理中，光纤传感器可以实时监测道路上的车辆流量和拥堵情况，帮助交通部门优化交通流量和改善道路拥堵问题。
光纤传感器在物联网关键技术中的应用
光纤传感器在物联网关键技术中的应用一、光纤传感器技术的发展现状光纤传感技术是一种利用光纤作为传感元件的一种传感技术，其基本原理是利用光的传播特性来实现对环境参数的检测。
光纤传感器主要包括光纤传感元件、光源、光子探测器等部分，其中光纤传感元件是核心部分，其根据不同的应用需求设计不同的结构和工作方式。
目前，光纤传感技术主要包括光纤光栅传感技术、光纤干涉传感技术、光纤振动传感技术、光纤表面等离子体共振传感技术等。
随着近年来物联网技术的迅速发展，光纤传感技术在物联网中的应用也得到了快速的推广和应用。
光纤传感技术在物联网中的应用主要涉及到环境监测、智能家居、工业自动化、智慧城市等领域，其在温度、压力、应变、位移等物理参数的监测中具有独特的优势和特点，因此在物联网中发挥着十分重要的作用。
1.环境监测：光纤传感技术在环境监测领域的应用非常广泛，能够实现对温度、湿度、气压、气体成分等环境参数的高精度监测。
光纤传感技术能够通过光的传播特性，实现对环境参数的远程监测和实时监控，对环境监测和预警起到了重要的作用。
3.工业自动化：光纤传感技术在工业自动化领域的应用也非常重要，能够实现对工业生产过程中各种物理参数的高精度监测和控制。
通过光纤传感技术，可以实现对温度、压力、应变、位移等参数的远程监测和控制，为工业生产提供了重要的技术支持。
4.智慧城市：光纤传感技术在智慧城市建设中也具有重要的应用价值，能够实现对城市环境的智能化监测和管理。
通过光纤传感技术，可以实现对道路交通、污染排放、环境噪音等参数的实时监测和智能管理，为城市的智能化发展提供了重要的技术支持。
1.信息采集与传输：光纤传感技术在物联网中的关键技术之一是信息的采集和传输。
光纤传感技术能够实现对环境参数的高精度监测，需要将采集到的数据准确、快速地传输到监测中心进行处理和分析，因此信息的采集和传输是光纤传感技术在物联网中的关键技术之一。
3.智能控制与应用：光纤传感技术在物联网中的第三个关键技术是智能控制与应用。
光纤传感器的应用与优化
光纤传感器的应用与优化光纤传感器是一种基于光学原理的传感器，利用光纤作为传感元件，通过光的传输和变化来实现对各种物理量的测量。
在电子与电气工程领域，光纤传感器具有广泛的应用和优化空间。
一、光纤传感器的应用1. 温度测量：光纤传感器可以通过测量光的相位变化或光强的变化来实现对温度的测量。
相比于传统的温度传感器，光纤传感器具有更高的灵敏度和更宽的测量范围。
在工业生产过程中，光纤传感器可以用于高温环境下的温度监测，如熔炉和高温反应器的温度控制。
2. 应变测量：光纤传感器可以通过测量光纤的弯曲或拉伸程度来实现对应变量的测量。
在土木工程领域，光纤传感器可以用于对桥梁、建筑物等结构的应变监测，及时发现结构的变形和破坏，确保工程的安全性。
3. 压力测量：光纤传感器可以通过测量光纤中光的传播速度的变化来实现对压力的测量。
在石油、天然气开采和工业流体控制领域，光纤传感器可以用于测量管道中的流体压力，及时发现管道泄漏和压力异常。
4. 气体浓度测量：光纤传感器可以通过测量光在气体中的传播特性的变化来实现对气体浓度的测量。
在环境监测和工业安全领域，光纤传感器可以用于检测空气中的有害气体浓度，及时预警并采取相应的措施。
二、光纤传感器的优化1. 传感器结构的优化：光纤传感器的结构设计对传感器的性能有重要影响。
通过优化光纤的材料选择、结构布局和封装方式，可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
此外，还可以通过引入微纳技术，制备微型化的光纤传感器，提高传感器的集成度和可靠性。
2. 信号处理的优化：光纤传感器输出的信号往往是微小的光强变化或相位变化，需要进行精确的信号处理才能得到准确的测量结果。
通过优化信号处理算法和器件的选择，可以提高传感器的测量精度和响应速度。
3. 网络化与智能化的优化：随着物联网和人工智能技术的发展，光纤传感器可以与其他传感器和设备进行联网，实现对多种物理量的综合测量和分析。
通过智能化的算法和系统，可以实现对传感器的自动化控制和故障诊断，提高传感器的可靠性和智能化水平。
2024年光纤传感器市场前景分析
2024年光纤传感器市场前景分析引言光纤传感器是一种基于光纤技术的传感器，广泛应用于各个领域，如工业自动化、医疗、环境监测等。
它具有高灵敏度、抗干扰性强等特点，在市场上有着广阔的前景。
本文将分析光纤传感器市场的现状，并展望未来的发展趋势。
光纤传感器市场现状目前，光纤传感器市场呈现出快速增长的态势。
光纤传感器在工业自动化领域的应用得到了广泛认可，其能够实时监测温度、压力、流量等参数，为生产过程提供重要的数据支持。
此外，光纤传感器在医疗领域也有着许多应用，例如血糖监测、心率监测等。
随着人们健康意识的增强以及医疗技术的不断进步，光纤传感器在医疗领域的应用前景更加广阔。
另外，光纤传感器在环境监测领域也有着巨大的潜力。
随着环境污染问题日益突出，对于环境参数的监测需求越来越高。
光纤传感器能够实时监测温度、湿度、气体浓度等环境参数，并提供高精度的数据分析，为环境保护提供有力支持。
综上所述，光纤传感器市场当前正处于快速增长的阶段，其在工业自动化、医疗、环境监测等领域的应用前景广泛。
光纤传感器市场发展趋势1.技术进步：随着科技的不断进步，光纤传感器的技术也在不断创新。
新材料的应用、制造工艺的改进等技术创新使得光纤传感器具备更高的精度和更强的抗干扰能力，从而满足不同领域对于传感器的高要求。
2.多元化应用：光纤传感器在不同领域有着广泛的应用前景。
未来，随着人们对于安全、节能环保、健康等问题的重视，光纤传感器将应用于更多的场景，如智能家居、智能交通等，为人们创造更舒适、安全、健康的生活环境。
3.市场扩大：光纤传感器市场将逐渐扩大，涉及更多的领域和行业。
随着人们对于科技产品的需求增加，光纤传感器作为一种重要的高技术产品，其市场潜力广阔。
预计未来几年内，光纤传感器市场规模将进一步扩大。
4.降低成本：随着光纤传感器技术的不断进步以及市场竞争的加剧，光纤传感器的成本将逐渐降低。
成本的降低将带动传感器的普及，使得更多的行业和领域能够享受到光纤传感器的益处。
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文章编号:10044736(2004)02006304光纤传感器的应用及发展杨春曦,胡中功3,戴克中(武汉化工学院电气信息工程学院,湖北武汉430073)摘 要:简要介绍了光纤传感器的特点,综述了光纤传感器的发展以及近期国际上光纤传感器的研究和应用情况,最后描述了其前景和主要研究方向.关键词:光纤传感器;应用;光纤布拉格光栅;温度测量中图分类号:TQ 174.75+9 文献标识码:A收稿日期:20031013作者简介:杨春曦(1976),男,贵州铜仁人,硕士研究生.3通讯联系人.0 引 言光纤传感器的历史可追溯到上世纪70年代,那时,人们开始意识到光纤不仅具有传光特性,且其本身就可以构成一种新的直接交换信息的基础,无需任何中间级就能把待测的量与光纤内的导光联系起来.1977年,美国海军研究所(N RL )开始执行由查尔斯・M ・戴维斯(Charles M .D avis )博士主持的Fo ss (光纤传感器系统)计划[1],这被认为是光纤传感器问世的日子.从这以后,光纤传感器在世界的许多实验室里出现.由于其具有常规传感器所无法比拟的优点和广阔的发展前景,很多国家不遗余力地加大对光纤传感器的研究力度,也涌现出许多成果[2].但它仍存在诸如价格昂贵、技术不够成熟等瓶颈,这使得它在工程上的应用较少.最近涌现的很多成果无论是在价位上还是技术上都有了新的突破.随着新方法、新工艺不断被引入,大量低价位高性能光纤传感器面世,而光纤与其他学科理论相结合,不仅使光纤传感器在信号检测精度、传输减损、信号处理方面有了很大的提高,而且其应用领域也越加广阔.本文简要地介绍了光纤传感器的特点,并对光纤传感器近期的发展动态进行简要地概述.1 光纤传感器的特点光纤传感器由光源、传输光纤、传感元件或调制区、光检测等部分组成.众所周知,描述光波特征的参量很多(如光强、波长、振幅、相位、偏振态和模式分布等),这些参量在光纤传输中都可能会受外界影响而发生改变.如当温度、压力、加速度、电压、电流、位移、振动、转动、弯曲、应变以及化学量和生物化学量等对光路产生影响时,均会使这些参量发生相应变化.光纤传感器就是根据这些参量随外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小.一般光纤传感器按其作用不同可分为两种类型:传光型和敏感型.而按其检测方法不同主要又可分为两种类型:强度型和相位型.图1是光纤传感器的结构框图.图1 光纤传感器的结构框图F ig .1 Structu ral diagram of fiber op tic sen so r 与传统的传感器相比,光纤传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、本质安全及测量对象广泛等特点,而且在一定条件下可任意弯曲,可根据被测对象的情况选择不同的检测方法,再加上它对被测介质影响小,非常有利于在医药卫生等具有复杂环境的领域中应用.2 光纤传感器在研究和工程中的应用近况2.1 光纤传感器的工程应用光纤的优点和具体学科理论相结合,产生一大批应用范围更广、性能更好、价格相对低廉的各具特色的光纤传感器,在传统领域和新兴领域都得到很好的应用.2.1.1 光纤传感器在化学和生物学中的应用 当前,在国外研究得比较多的化学和生物光纤传感器主要有光吸收型传感器,荧光型传感器和衰减波形光纤传感器三种.a .光吸收型传感器的工作原理是根据测定被测物对特定波长的光产生吸收以及吸收的强度来确第26卷第2期 武 汉 化 工 学 院 学 报 V o l .26 N o.22004年6月 J. W uhan In st . Chem. T ech . Jun. 2004定被测物的种类和浓度大小.在海洋中,海水里所含的叶绿素和藻胆蛋白、黄色物质、石油污染物、微量重金属(Pb,Cu,C r,Cd,Zn等)都有自己的特征吸收光谱,所以它们都能用这种光纤传感器进行测量.相对于大、笨、重的分立式块状光学元件构造的仪器,光纤传感器结构简单化,小型化,而且牢固,能够直接在海洋现场进行测量,测量精度高,能测量的最低质量浓度可小于1Λg L.b.荧光型化学和生物传感器是通过测量物质的特征荧光光谱来鉴别被测物质的种类和浓度.对荧光的检测有两种方式:测量荧光淬灭或荧光增强;测量荧光寿命或测量荧光能量转换.用上面两种方式可进行pH值、氧分子、一氧化氮、葡萄糖等的测量.c.衰减波形化学和生物光纤传感器的测量机理是根据光纤的导播原理研制而成.具体做法是把处于测量场的光纤的一小段光纤外层包皮去掉,在这段裸露的光纤上涂抹一层折射率小于纤.在测量被测物时,敏感层对测量物产生吸附,结果导致光纤的波导结构发生变化,利用被测物与波导结构变化的相关性达到检测的目的.这种传感器的关键技术在于合理的选择对被测物敏感的涂抹物质和优化设计光纤传感头的波导结构.目前可用来测量石油污染物(灵敏度可达10-6数量级)和水的pH值等[3～5].2.1.2 光纤传感器在土木工程中的应用 土木工程结构和重大基础设施的设计寿命较长,但是受负载的作用、疲劳效应以及材料老化和腐蚀等不利因素的影响,整体结构会产生损伤积累和抗力衰减,致使其实际使用寿命缩短,甚至可能造成塌方等灾难事件.于是,人们希望土木结构有一定的感知失事或示警的智能功能,能“感知”内部状态变化并做出必要的预警或进行自我修复.光纤传感器集信息传输和传感于一体,易与网络连接,再加上耐高温,抗腐蚀等优良特性,是充当土木工程结构的“神经元”的理想元件.其应用特点是在土木工程结构中(或在其表面)埋入(或粘贴)光纤传感器,通过分析光的传输特性,如光强、相位和波长等,就可获得光纤周围材料的应力、压强、电磁场、密度、温度、化学成分,ς射线和Χ射线等量的变化,从而实现对土木工程结构的健康状态参数和安全可靠性进行实时、在线的动态监测与控制.应用实例有:1989年,Fuh r等人在美国89#州际公路桥上粘贴了光纤振动传感器用于检测桥的共振频率;1994年,在德国的Calgary市建成了第一座由预应力碳纤维复合材料和钢筋组成的桥,在碳纤维中加入光纤布拉格光栅应变传感器,以检测碳纤维预应力的损失情况等[6,7].光纤传感器还在无损检测领域[8]、医药学[9]、控制领域、复合材料[10]、军事领域[11]和逆向工程[12,13]等其他方面有着初步的应用和广泛的应用前景.其新型产品也不断涌现,今年,日本东京大学工学系开发出了世界第一个用来检查核电站、高速公路、隧道等是否存在裂纹的光纤传感器,灵敏度是过去检测装置的千倍以上,价格也很便宜.2.2 光纤传感器的研究近况和发展趋势光纤传感器不断在各个领域得到应用的同时,光纤传感器自身也在不断完善和产品翻新.人们根据光纤的不同特点开发出各种类型的产品,如:以波长调制为特点的光纤光栅传感器;利用光学原理测量电流的光纤电流传感器;对各种气体的成分,浓度等参数进行检测和控制的光纤气敏传感器;集传统传感器和光纤传感器优点于一身的过渡型传感器混合型光纤传感器;为扩展光纤传感器在高电压系统的在线监测中的应用范围,实现“无源”化而推出的微功耗太阳能光纤传感器;能通过降低温度干扰而获得高压力响应的液晶光纤传感器[14,15]等.2.2.1 温度光纤传感器 测温度是传统传感器应用较多的领域,在这个领域里,有众多基于不同原理制成的各式传感器,如热电偶,热电阻等.人们根据器件的费用,性能参数,尺寸大小以及可靠性选择不同传感器以满足不同的使用场合.在某些特殊场合,比如在有明显电磁干扰下测量液体温度时,传统传感器就无能为力了.一种基于光纤的新型传感器应运而生,它不仅价格低廉,而且具有精度高,重复率好,抗干扰(特别是电磁干扰)能力强的优点.具体做法是在测量探头里把光纤的一小部分包层去掉,代之以适当的“参考”液(它的折射率与温度的关系已知).然后把探头浸入待测液体里,通过对检测到的光纤输出功率进行简单计算就能得到被测液体的温度值.文献[16]中给出了参考液体分别为橄榄油,汽油时的温度测量范围.其测量范围还可以通过改变裸露光纤的长度来调节.文献[17]基于上面原理进一步介绍了多探头光纤传感器,并引入以微处理器为基础的硬件和基于神经元网络的测量软件,很好地解决了使用多探头时一些参数相互制约问题,而且温度测量范围更大,重复性更好,测量时间更短.2.2.2 蓝宝石高温光纤传感器 这种传感器克服了普通石英光纤和常用传感器材料可测温度上46武汉化工学院学报第26卷限低的局限,使用R .D ils [18]提出的黑体腔高温光纤测温方法,具有测温范围广,精度高和响应速度快等优点.传感头之所以选择蓝宝石(ΑA l 2O 3)是因为蓝宝石不仅具有单晶物理化学性能稳定、机械强度好、本质绝缘、耐腐蚀等特点,而且在波段范围内透光性好,熔点高达2045℃,是一种优良的近红外耐高温光学材料.使用蓝宝石为材料制作的高温光纤传感器最小测温范围为600～1800℃,在800℃以上时,灵敏度小于1℃,在1000℃以上时,可分辨温度小于1℃,具有高温优越性.基于以上的优点,可以预计它将在化工、能源、冶金等行业得到广泛的应用[18].2.2.3 光纤光栅传感器 光纤光栅是利用光纤中的光敏性(也称为光致折射率变化效应)制成的.光纤光栅的写入方法有很多种,主要有纵向驻波写入法、逐点写入法、横向干涉法、相位掩模法.后两种近年来使用较多.光纤光栅传感器,尤其是光纤B ragg 光栅传感器是近几年国内外在光纤传[19].光纤光栅实质上是一种波长选择反射器,它的反射信号的波长会受施于其上的温度和应变的影响而发生变化,这种反射波长的变化称之为波长位移.利用光纤光栅的温度和应变两种效应,即采用光纤光栅做敏感元件,可以检测许多物理量.如图2所示,光纤光栅在传感技术中应用前景十分广泛,尤其是利用光纤应变敏感性间接测量物理量方面大有发展潜力.图2 光纤光栅传感器的应用框图F ig .2 F iber grating sen so r’s app licati on 目前,对光纤光栅传感器的研究方向主要有三个方面:一是对具有高灵敏度、高分辨率,且能同时感测应变和温度变化的传感器研究;二是对光栅反射信号或透射信号分析和测试系统的研究.目标是开发低成本、小型化、可靠且灵敏的探测技术;三是光纤光栅传感器的实际应用研究,包括封装技术,温度补偿技术,传感器网络技术.常见的光纤光栅传感器有:基本光栅传感器,啁啾光栅传感器,长周期光栅传感器,B ragg 光栅传感器和多轴温度和应变光栅传感器[20～23].3 结 语光纤传感器作为一种优势明显的新型传感器不但在高、精、尖领域得到应用,而且在传统的工业领域被迅速推广;其本身产品也不断推层出新,显示出强大的生命力.可以预见随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高,不久的将来光纤传感器必将在海洋、化工、土木工程、水利电力等各个领域显示其应用活力.参考文献:[1] D avis C M .光纤传感器技术手册[M ].北京:电子工业出版社,1987.[2] 张志鹏,Gam b ling W A .光纤传感器原理[M ].北京:中国计量出版社,1991.[3] 李毛和,张美敦.用于海洋测量的化学和生物光纤传感器[J ].传感器技术学报,2000,(1):7477.[4] 何 俊,张 杰.荧光光纤传感器在医药学中的应用研究[J ].华西药学杂志,2000,15(6):448451.[5] Hoge F E ,W righ t C W .A irbo rne b i oop tics s w rvyof the Galapago s is lands m argin s [J ].D eep SeaR easearch Part ,Top ical Studies in O ceanogra 2phy ,1998,45(6):10831093.[6] 曹照平,王社良,马胜利.光纤传感器在土木工程中的应用[J ].南京建筑工程学院学报,2000,(4):4750.[7] M iguel J .Garcia ,Juan A .o rtega ,Juan A .Chavez ,Jo rdi Salazar ,et al .A N ovelD istribu ted F iber Op 2tic Strain Sen so r [J ].IEEE .T ran sacti on s on In 2strum en tati on and M easu rem en t ,2002,51(4):685689.[8] H abel B ,H ufm an B .M on ito ring of p restressed con 2crete structu re w ith op tical fiber sen so rs [J ].SP IE ,1993,1919(1):2329.[9] Chen Zhongyu ,Farhad A n sari .Em bedded F iber Op 2tic Sen so rs fo r D etecti on of A cou stic Em issi on s in Structu res [J ].光学学报,2000,20(8):10601063.[10] 冯青蕊,张慧萍,晏 雄,等.光纤传感器在复合材料研究中的应用[J ].玻璃钢 复合材料,2002,(1):3135.[11] 田领红.一种可用于军事领域上的压力光纤传感器[J ].传感器技术,2001,20(8):4648.56第2期杨春曦等:光纤传感器的应用及发展[12] 赵 勇,刘丽华.一种新型传感器在逆向工程中的应用[J].仪器仪表学报,2001,22(5):524526. 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