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光纤传感器的当今发展

发布时间:2018-04-29  发布者:秒速快三电子

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速、大容量通信系统的方向发展,并且逐步向全光网络演进。在光通信迅猛发展的带动下,光纤传感器作为传感器家族中年轻的一员,以其在抗电磁干扰、轻巧、灵敏度等方面   的优势,己成长为年成交额超过10亿美金,并预计将于2010年拥有超过50亿美金市场的产业。每年由   光学工程师学会(OSA)主办的光纤传感   会议(OFS)及时报道着光纤传感领域的   新进展,并对光纤传感及其相应技术进行有益的研讨。
  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。随着光纤技术的日趋成熟,对光纤传感器实用化的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   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是以取代当前己相当成熟,性和成本己公认,并己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   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   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。
  FBG型光纤传感器自发明之"日起,己走过了原理性研究和实验论证的百家争鸣阶段。目前成熟的FBG制作工艺己可形成小批量生产能力,而研究的焦点也转向解决应用,完善解调和复用技术,以及降低成本等几个方向上。另一方面,由于光纤传感器具有将传输与传感媒质合而为一的特性,使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件,因此,分布式传感成为光纤传感器与生俱来的优点。
  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要求,新型器件和特种光纤的研究成果也层出不穷。
  目前,我国的光纤传感器研究大多数集中于大专院校和单位,仍然未完成由实验室向产品化的过渡。其中,比较成熟的技术包括:清华大学光纤传感中心与总后合作研制的光纤油罐液位与温度测量系统,己经安装运行数年;北京航空航天大学与总装合作研制的光纤陀螺系统,目前指标为0.2°/hr;中国计量学院研制的分布式光纤传感系统,己有产品报道;华中理工大学与广东某公司联合研制的强电压、大电流传感系统。此外,在广东、深圳等地,还建立了许多光纤无源器件生产厂家。由于光纤传感器未能跨越产品化的门槛,并未象光纤通信产业那样成指数型增长,许多与我们日常生活密切相关的传感器产品(如交通管理、警报装置等)和大量的测试仪器依然依赖于,亟待发展的空间非常广阔。
  随着光电子技术近年来突飞猛进的发展,光纤传感技术经过二十余年的发展也己获得长足的进步,其主要体现在:
  1、进入实用化阶段,逐步形成传感领域的一个新的分支
  不少光纤传感器以其特有的优点,替代或   新了传统的测试系统,如光纤陀螺、光纤水听器、光纤电流电压传感器等;出现一些应用光纤传感技术的新型测试系统,如分布式光纤测温系统,以光纤光栅为主的光纤智能结构;改造了传统的测试系统,如以光纤构成的新型光谱仪;利用电/光转换和光/电转换技术以及光纤传输技术,把传统的电子式测量仪表改造成   的光纤式仪表等等。
  2、新的传感原理不断出现,   了技术的发展
  例如,光纤传感网络的出现,   了智能材料和智能结构的发展;波长调制型光纤光栅多参量测试系统的出现,   了多参量传感系统的发展;光子晶体光纤(多孔光纤Photonic Crystal fiber)用于传感的可能性   了光子晶体的发展等等。
  虽然如此,光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要,还有许多有待研究的课题:
  ①传感器的实用化研究。提高传感系统,尤其是传感器的性价比;
  ②传感器的应用研究。在现有的成果基础上,大力开展应用研究和应用成果宣传;
  ③新传感机理的研究,开拓新型光纤传感器;
  ④传感器用光纤材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。
  这   都需要人员不断的努力。

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