简述光纤传感技术的发展及应用

责任编辑:光电通信 2017/07/20 来源:《光电通信》杂志2017年5/6月刊
深圳市特发信息股份有限公司东莞分公司  王辅东

摘要:本文简述了现代光纤传感技术的发展情况,以及光纤传感技术中常用的三种机理。

关键词:光纤传感;分布式;瑞利散射;拉曼散射;布里渊散射

 一、前言

光纤传感技术由于其无可比拟的优势,在现代测量技术中受到人们越来越多的重视,尤其是分布式光纤传感技术,其可以实现长距离、实时性地检测,受到国内外研究学者的重点关注,现已经被广泛应用在电力工程、军事防御、周界安防等领域。

随着经济的发展以及科学的进步,人们对信息化的要求也越来越高,传感技术能够实现信息的自动、准确、快速摄取,这些独特优势使其受到人们越来越多的关注,并快速发展成为当代的一项高新技术,与计算机技术、通信技术一起称为现代信息技术的三大支柱。传感技术的具体实现要依赖于特定的传感器,我国从60年代开始进行传感技术方面的研究,并在传感器的结构、制造、可靠性等方面取得了比较大的进步,传统的传感器基于所测量的电信号,根据电信号的变化来判断各种物理量的变化,这种传感器对使用环境会有所要求,例如在潮湿环境中可能会因为短路而导致传感器的失效并引发火灾等。20世纪70年代,在光纤通信技术的带动下,光纤传感技术有了一定的发展,光纤传感技术是一种以光波作为载体、以光纤作为媒介感知并传输外界变化的现代化传感技术,与传统的以电信号作为参考量的传感器相比,光纤传感器具有以下优势:首先,光纤是由二氧化硅制造而成,它本身是一种绝缘体,并且耐腐蚀、耐高温,对电磁不敏感,可应用于石油煤矿、强电磁干扰、各种机电设施等场合;其次,光纤是无源器件,不会对被测量的环境产生影响;最后,光纤重量轻、体积小,可以根据具体的使用环境将传感器制作成任意形状,便于在航空航天器以及其他狭小空间应用;此外,光纤传感器还具有灵敏度高等优点,也正是它的这些优点使其在现代传感器科研领域备受瞩目。

 二、光纤传感系统分类

光纤传感系统的种类繁多,大多光纤传感系统主要以光源、传感单元以及信号检测等部分组成,按照传感单元的感知范围不同,一般可以分为:点式、准分布式和分布式三大类。点式光纤传感系统是通过单个传感单元对该点的变化进行感知,一般只能反应某一点附近的一小段范围内的物理量变化,点式光纤传感系统中通常使用的传感单元为光纤光栅;准分布式的光纤传感系统是通过多个点式的传感单元来感知外界物理量变化的,这些传感单元通常是按照一定的顺序连接起来,达到测量点衔接更密集的状态;分布式光纤传感系统是直接将光纤作为系统的传感单元,这样就能达到完整线路的连续测量的目的,能够完成多种重大场合下其他传感器无法完成的测量任务,可以说在各个方面的性能参数上都是最优越的。

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