光纤传感器均最新发展
光纤传感器的最新发展
世界上光纤传感领域的发展可分为两方 向 原理性研究与应用开发。 随着光纤技术的日趋成熟,对光纤传感器 实用化的开发成为整个领域发展的热点和 关键。 由于光纤传感技术并未如光纤通信技术那 样 迅速地获得产业化,许多关键技术仍然停 留在实验室样机阶段,距商业化有一定的 距离,因此光纤传感技术的原理性研究仍 处于相当重要的位置
世界上光纤传感领域的发展可分为两大方 向： 原理性研究与应用开发。 随着光纤技术的日趋成熟，对光纤传感器 实用化的开发成为整个领域发展的热点和 关键。 由于光纤传感技术并未如光纤通信技术那 样 迅速地获得产业化，许多关键技术仍然停 留在实验室样机阶段，距商业化有一定的 距离，因此光纤传感技术的原理性研究仍 处于相当重要的位置
由于很多光纤传感器的开发是以取代物前 已相当成熟,可靠性和成本已得到公 并已经被广泛采用的传统机电传感系统为 目的,所以尽管这些光纤传感器具有如电 磁绝缘、高灵敏度、易复用等诸多优势, 其市场渗透所面临的困难和挑战是可想而 知的。而那些具有前所未有全新功能的光 纤传感器则在竞争中占有明显优势,FBG 和其它的光栅类传感器就是一个最好的例 证。当前的原理性研究热点集中于光纤光 栅(FBG和LPG)型传感器和分布式光纤 传感系统两大板块
由于很多光纤传感器的开发是以取代当前 已相当成熟，可靠性和成本已得到公认， 并已经被广泛采用的传统机电传感系统为 目的，所以尽管这些光纤传感器具有如电 磁绝缘、高灵敏度、易复用等诸多优势， 其市场渗透所面临的困难和挑战是可想而 知的。而那些具有前所未有全新功能的光 纤传感器则在竞争中占有明显优势，FBG 和其它的光栅类传感器就是一个最好的例 证。当前的原理性研究热点集中于光纤光 栅（FBG和LPG）型传感器和分布式光纤 传感系统两大板块
对于光纤传感技术的应用研究主 要有以下四大类: 光(纤)层析成像技术(◎cT, OPT) 智能材料( SMART MATERIALS) 光纤陀螺与惯导系统(LFoG, M心U)和常规工业工程传感器。另 外,由于光纤通信市场需求的带动以 及传感技术的特殊要求,新型器件和 特种光纤的研究成果也层出不穷
对于光纤传感技术的应用研究主 要有以下四大类： 光（纤）层析成像技术（OCT， OPT）; 智能材料（SMART MATERIALS）; 光纤陀螺与惯导系统（IFOG， IMIU ）和常规工业工程传感器。另 外，由于光纤通信市场需求的带动以 及传感技术的特殊要求，新型器件和 特种光纤的研究成果也层出不穷
光纤传感器的原理性研究 1、光纤布拉格光栅 光纤布拉格光栅FBG于1978年问世叫,这种简 单的固有传感元件,可利用硅光纤的紫外光 敏性写入光纤芯内,图1描述了光纤光栅的基 本原理。常见的FBG传感器通过测量布拉格波 长的漂移实现对被测量的检测,光栅布拉格 波长()条件可以表示: 2:A 式中,A一光栅周期; n一折射率
二、光纤传感器的原理性研究 1、光纤布拉格光栅 光纤布拉格光栅FBG于1978年问世[1]，这种简 单的固有传感元件，可利用硅光纤的紫外光 敏性写入光纤芯内，图1描述了光纤光栅的基 本原理。常见的FBG传感器通过测量布拉格波 长的漂移实现对被测量的检测，光栅布拉格 波长(λB )条件可以表示： 式中，∧—光栅周期； n—折射率
入射光谱 反射分量 发射信号 应力引起的 波长变化 合器 光嚼传感器 宽带光源 被长監控 长监控 图1基本的光纤光栅传感原理 筵带源 RI FBGI FBGz FRGN 光纤FP腔 扫描波形 输出 图2单根光纤实现多点测量
光栅传感器可拓展的应用领域有许多, 如将分布式光纤光栅传感器嵌入材料 中形成智能材料,可对大型构件的载 荷、应力、温度和振动等参数进行实 时安全监测;光栅也可以代替其它类 型结构的光纤传感器,用于化学、压 力和加速度传感中
光栅传感器可拓展的应用领域有许多， 如将分布式光纤光栅传感器嵌入材料 中形成智能材料，可对大型构件的载 荷、应力、温度和振动等参数进行实 时安全监测；光栅也可以代替其它类 型结构的光纤传感器，用于化学、压 力和加速度传感中
m 400 到本城 S0N 0 000 2000 20 时问(s 图3FBG传感器与传统传感器信号的比较 图3为传统阻抗计与FBG传感器测试结果的比较
图3为传统阻抗计与FBG传感器测试结果的比较
2、分布式光纤传感系统 在世界范围内,由于对工民建和工业设施 安全 性和效益要求的不断提高,对集成的安全 检测系统的需求逐步攀升。具备可连续 无间断、长距离测量并与被测量介质有极 强的亲和性的分布式光纤传感系统似乎正 是为此而量身定做的。分布式光纤传感系 统通常有三种类型:拉曼型、布里渊型和 FBG型
2、分布式光纤传感系统 在世界范围内，由于对工民建和工业设施 安全 性和效益要求的不断提高，对集成的安全 检测系统的需求逐步攀升。具备可连续、 无间断、长距离测量并与被测量介质有极 强的亲和性的分布式光纤传感系统似乎正 是为此而量身定做的。分布式光纤传感系 统通常有三种类型：拉曼型、布里渊型和 FBG型
拉曼型分布式光纤传感系统是基于光纤 拉曼散射效应的连续型传感器,其工作 原理见图6。 三种类型的传感系统的应用都已见诸于 报道。其中尤以拉曼型分布式传感系统 最为成熟,已成功地装载于A340运输 机上(图7)。 FBG型分布式传感系统在应力多点分布 式测量中有独到的优点,并可同时完成 温度和应力的双参量测量,为FBG应用 开辟了更为广阔的前景 图8介绍了采用 WDM/TDM解调的 FBG阵列的拓扑结构
拉曼型分布式光纤传感系统是基于光纤 拉曼散射效应的连续型传感器，其工作 原理见图6。 三种类型的传感系统的应用都已见诸于 报道。其中尤以拉曼型分布式传感系统 最为成熟，已成功地装载于A340运输 机上（图7）。 FBG型分布式传感系统在应力多点分布 式测量中有独到的优点，并可同时完成 温度和应力的双参量测量，为FBG应用 开辟了更为广阔的前景。 图8介绍了采用WDM/TDM解调的 FBG阵列的拓扑结构