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啥叫光纤传感器?这里最全面!

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啥叫光纤传感器?这里最全面!

发布日期:2017-09-13 00:00 来源:http://www。ysingoptical。com 点击:

传感技术是当今世界发展最为迅速的高新技术之一。新型传感器不仅追求高精度、大量程、高可靠、低功耗和微型化,并且向着集成化、多功能、智能化和网络化的方向发展,以满足工业、农业、国防和科研等各个领域的需求。光纤传感技术是20世纪70年代随着光纤技术和光通信技术的发展而迅速发展起来的。它代表了新一代传感技术的发展趋势。光纤传感器的产业已被国内外公认为最具有发展前途的高新技术产业之一,它以技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。

光纤具有很多优异的性能,例如:抗电磁干扰和原子辐射的性能,径细、质软、重量轻的机械性能;绝缘、无感应的电气性能;耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等,它能够在人达不到的地方(如高温区),或者对人有害的地区(如核辐射区),起到人的耳目的作用,而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息。

一、光纤传感器简介

光纤最早的出现的目的是用于传输光,在20世纪70年代初生产出低损耗光纤后,光纤用于长距离传递信息,是光纤通信的基石,也可以豪不夸张的说光纤也是现代信息社会的基石。由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质,而且光波在光纤中传播的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)会因外界因素(如温度、压力、应变、振动、声音、磁场、折射率、扭曲、等)的作用而间接或直接地发生变化,分析这些变化就可以得到外界作用的某些性质,从而可将光纤用作传感器元件来探测各种物理量、化学量和生物量,这就是光纤传感器的基本原理。

光纤传感器的基本结构由光源、传输光纤和光检测部分组成。考虑到光纤传输已经很简单,通常一套完整的光纤传感器主要由传感器和解调仪构成。光源发出的光耦合进光纤,经光纤进入调制区;在调制区内外界被测参数作用于进入调制区内的光信号,使其光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光:再经过光纤送入光检测器,光检测器对进来的光信号进行光电转换,输出电信号;最后对电信号进行信号处理而得到可用信号,从而获得被测参数。

二、光纤传感器国内外发展现状

自从1966年华裔科学家高锟首先提出了用玻璃纤维传输光信息,奠定了光纤通讯和光纤传感技术的理论基础,1970年美国康宁公司的DBKeck,ARYynes等人率先制造了低损耗(20dB/Km)石英光纤,光纤制造工艺已经得到了长足的发展,并在光通讯等领域逐渐得到了广泛应用。同时人们逐渐意识到利用光纤的许多特性可以进行物理量的测量:70年代中期光纤传感器一经出现,就受到各国有关研究部门的高度重视。

(1)国外光纤传感器发展现状

由于光纤传感器应用的广泛性及其广阔的市场,其研究和开发在世界范围内引起了高度的重视,各发达国家更是竞相研究开发并引起激烈的竞争。美国是研究光纤传感器起步最早、水平最高的国家,在军事和民用领域的应用方面,其进展都十分迅速。在军事应用方面,他们研究和开发主要包括:水下探测的光纤传感器,用于航空监测的光纤传感器,光纤陀螺,用于核辐射检测的光纤传感器等。这些研究都分别由美国空军、海军、陆军和国家宇航局(NASA)的有关部门负责,并得到许多大公司的资助。

 

美国也是最早将光纤传感器用于民用领域的国家。如运用光纤传感器监测电力系统的电流、电压、温度等重要参数,监测桥梁和重要建筑物的应力变化,检测肉类和食品的细菌和病毒等。美国的很多大学、研究单位和公司都开展了光纤传感器的研究和开发,如斯坦福大学、弗吉尼亚理工大学、Babock&Wilcox公司、Accufiber公司、Fidberdy-Elamies公司、EOTcc公司、Optical技术公司等。据统计,1993年以后,美国光纤传感器的销售总额每年以30-40%的增长速度发展,到2000年达到100亿美元。近期的调查结果表明,美国光纤传感器的研究开发重点已经向民用领域转移,民用光纤传感器的产量已大大超过军用传感器。

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