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浅析光纤传感器的应用及技术发展【摘要】本文根据光纤传感器的基本构成及原理分析了光纤传感器的一些重要应用以及我国的光纤传感器的研究现状和发展方向。【关键词】光纤传感器应用发展光纤通信、卫星通信和无线电通信是现代通信网的三大支柱其中光纤通信是主体光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点广泛应用于工业生产、医疗卫生、国防工程等重要部门。随着密集波分复用DWDM技术、掺饵光纤放大器EDFA技术和光时分复用OTDR技术的发展和成熟光纤通信技术正向着超高速、大容量通信系统的方向发展并且逐步向全光网络演进。当前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。1光纤传感器的基本构成及原理光纤传感器由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器及解调器组成。其基本原理是将光源的光经入射光纤送入调制区光在调制区内与外界被测参数相互作用使光的光学性质（如强度、波长、频率、相位、偏振态等）发生化学变化而成为被调制的信号光再经出射光纤送入光探测器、解调器而获得被测参数。光纤传感器按传感原理可分为两类一类是传光型（或称非功能型）传感器另一类是传感型（或称功能型）传感器。在传光型纤传感器中光纤仅作为光的传输媒质对被测信号的感觉是靠其它敏感元件来完成的这种传感器中出射光纤和入射光纤是不连续的两者之间的调制器是光谱变化的敏感元件或其它性质的敏感元件。在传感型光纤传感器中光纤兼有对被测信号的传输作用将信号的“感”和“传”合而为一因此这类传感器中光纤是连续的。2光纤传感器的应用光纤传感器的应用范围很广几乎涉及国民经济的所有重要领域和入们的日常生活尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用解决了许多行业多年来一直存在的技术难题具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面。（1）城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。在混凝土中嵌入光纤传感器或加强性光纤凝结物；在飞机场用干涉型光纤震动传感器系统监测交通。（2）在电力系统需要测定温度、电流等参数如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等由于电类传感器易受强电磁场的干扰无法在这些场合中使用只能用光纤传感器。（3）在石油化工系统、矿井、大型电厂等需要检测氧气、碳氢化合物、CO等气体采用电类传感器不但达不到要求的精度更严重的是会引起安全事故。因此研究和开发高性能的光纤气敏传感器可以安全有效地实现上述检测。（4）在环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面。（5）医学及生物传感器。3国内光纤传感器的发展方向3.1光纤传感器的研究状况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国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。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。我国在20世纪70年代末就开始了光纤传感器的研究其起步时间与国际相差不远。目前已有上百个单位在这一领域开展工作这些单位在光纤温度传感器、压力计、流量计、液位计、电流计、位移计等领域进行了大量的研究取得了上百项科研成果其中相当数量的研究成果具有很高的实用价值有的达到世界先进水平。与发达国家相比我国的研究水平还有不小的差距主要表现在商品化和产业化方面大多数品种仍处于实验室研制阶段不能投入批量生产和工程化应用。3.2光纤传感器的技术发展方向光纤传感技术及其相关技术的迅速发展满足了各类控制装置及系统对信息的获取与传输提出的更高要求使得各领域的自动化程度越来越高作为系统信息获取与传输核心器件的光纤传感器的研究非常重要。目前光纤传感器技术发展的主要方向是：（1）多用途。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量要能够对多种物理量进行同时测量。（2）提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度降低其成本设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数即压力、温度特别是化学参数（碳氢化合物、一些污染物、湿度、PH值等）对光纤的影响。（3）新型传感材料、传感技术等的开发。（4）在恶劣条件下（高温、高压、化学腐蚀）低成本传感器（支架、连接、安装）的开发和