光纖傳感器：光通訊下一個燎原之火
時間:2014-09-29 15:00:32 來源：
目前市場上尤其是在中國，布拉格光纖光柵（配備ASE寬帶光源）和基于光時域反射的分布式傳感器是應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感技術(shù)，該技術(shù)基本上可以滿足中低端一般市場的需求而被業(yè)內(nèi)人士所熟知。OPGW光纜
而現(xiàn)在介紹的光譜線寬窄至2kHz的單頻光纖激光器，及其引申出來的最新一代光傳感技術(shù)完全有別于我們現(xiàn)在所樂道的光纖傳感。
這種新的技術(shù)方案完全勝任電傳感和一般光纖傳感無法完成的高端市場對超遠距離、超高精度和超高敏感的更高需求，而這在中國尚處于立項和預(yù)研階段。
當(dāng)前市場上幾種主要的光纖傳感器有：
1.光纖陀螺
光纖陀螺分干涉型、諧振型和布里淵型，干涉型光纖陀螺是第一代，技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，正處于推進批量生產(chǎn)和商品化階段；諧振型光纖陀螺是第二代，處于實驗室研究向?qū)嵱没七M的發(fā)展階段；布里淵型是第三代，尚處于理論研究階段。光纖陀螺結(jié)構(gòu)根據(jù)所采用的光學(xué)元件有三種實現(xiàn)方法：小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學(xué)元件系統(tǒng)。目前分立光學(xué)元件方案已經(jīng)基本消失，全光纖系統(tǒng)用在開環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺中，集成光學(xué)器件陀螺以工藝簡單，總體重復(fù)性好、低成本成為國際中高精度光纖陀螺主要方案。
2.光纖水聽器
光纖水聽器是一種建立在光纖、光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號傳感器，它通過高靈敏度的光纖相干檢測，將水聲信號轉(zhuǎn)換為光信號，并通過光纖傳至信號處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為聲信號信息。相比傳統(tǒng)水聽器具有靈敏度高、響應(yīng)帶寬寬、不受電磁干擾等特點，廣泛用于軍事和石油勘探、環(huán)境檢測等領(lǐng)域，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
光纖水聽器按原理可分為干涉型，強度型，光柵型等。干涉型光纖水聽器關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，在部分領(lǐng)域形成產(chǎn)品；光纖光柵水聽器則是當(dāng)前研究熱點。研究的關(guān)鍵技術(shù)涉及光源、光纖器件、探頭技術(shù)、抗偏振衰落技術(shù)、抗相位衰落技術(shù)、信號處理技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)以及工程技術(shù)等。
3.光纖光柵傳感器
光纖光柵傳感器尤其是光纖Bragg光柵傳感器是最近幾年國內(nèi)外傳感器領(lǐng)域的研究熱點。傳統(tǒng)光纖傳感器絕大部分屬于光強型和干涉型，光強型傳感器存在光源不穩(wěn)定，光纖損耗和探測器老化等問題，干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強相等需要固定參考點應(yīng)用不便。
以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器傳感信號為波長調(diào)制以及復(fù)用能力強，避免了上述傳統(tǒng)光纖傳感器存在的問題。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應(yīng)用，光纖光柵傳感器是最理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動力學(xué)、航天器、船舶航運、民用工程結(jié)構(gòu)、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化學(xué)傳感中有廣泛的應(yīng)用。
4.光纖電流傳感器
電力工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動電力傳輸系統(tǒng)容量不斷增加，運行電壓等級越來越高，不得不面臨強大電流的測量問題。在高電壓、大電流和強功率的電力系統(tǒng)中，以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)電流傳感器（簡稱CT）暴露出一系列嚴(yán)重缺點：爆炸引起災(zāi)難性事故；大故障電流引起鐵芯磁飽和；鐵芯共振效應(yīng)；滯后效應(yīng)；精度不高；易受干擾；體積大、重量大、價格昂貴等，已經(jīng)難以滿足新一代數(shù)字電力網(wǎng)的發(fā)展需要。光纖電流傳感器成為解決上述難題的最好辦法。
與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，基于光纖的傳感器主要有如下幾大優(yōu)勢：
1.重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、易多路復(fù)用
2.抗惡劣環(huán)境、抗電磁干擾、抗化學(xué)腐蝕
3.在傳感點無需用電、可以長距離分布式傳感
4.可低成本大規(guī)模生產(chǎn)
光纖傳感器的可能發(fā)展趨勢有：
1.以傳統(tǒng)傳感器無法解決的問題作為光纖傳感器的主要研究對象；
2.集成化光纖傳感器；
3.多功能全光纖控制系統(tǒng)；
4.開辟新領(lǐng)域。
繼光纖通訊后，光纖傳感迎來了重要的發(fā)展契機，在安保、軍事、石油/天然氣、電力以及科學(xué)研究方面享有廣泛而巨大的應(yīng)用價值，尤其是在西方發(fā)達國家更有燎原之勢，前途不可限量！采用單頻光纖激光器做光傳感，其光學(xué)原理就是光頻時域反射 12芯光纜
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