我國光纖傳感器的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化

1  引言 eV%{XR?
y  
    現(xiàn)代信息技術(shù)是由信息的采集、傳輸和處理技術(shù)組成，因此傳感器、通信和計算機(jī)技術(shù)成為信息技術(shù)的三大支柱。特別是當(dāng)今社會已進(jìn)入以光纖通信技術(shù)為主要特征的信息時代，光纖傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢。光纖傳感器產(chǎn)業(yè)已被國內(nèi)外公認(rèn)為最具有發(fā)展前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一，它以技術(shù)含量高、經(jīng)濟(jì)效益好、滲透能力強(qiáng)、市場前景廣等特點為世人所矚目。隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展和加入世界貿(mào)易組織，我國光纖傳感器的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化也因此面臨著巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

2  光纖傳感器及其特點 -'O|D}  
    光纖最早在光學(xué)行業(yè)中用于傳光和傳像，在20世紀(jì)70年代初生產(chǎn)出低損耗光纖后，光纖在通信技術(shù)中用于長距離傳遞信息。光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且當(dāng)光波在光纖中傳播時，表征光波的特征參量(振幅、相位、偏振態(tài)、波長等)因外界因素(如溫度、壓力、磁場、電場、位移等)的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從而可將光纖用作傳感元件來探測各種待測量(物理量、化學(xué)量和生物量等)，這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感器可以分為傳感型和傳光型兩大類。利用外界因素改變光纖中光波的特征參量，從而對外界因素進(jìn)行計量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅�，稱為傳感型光纖傳感器，它具有傳感合一的特點，信息的獲取和傳輸都在光纖中進(jìn)行。傳光型光纖傳感器是指利用其他敏感元件測得的特征量，由光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點是充分利用現(xiàn)有的傳感器，因而便于推廣應(yīng)用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強(qiáng)調(diào)制、相位調(diào)制、偏振態(tài)調(diào)制和波長調(diào)制等幾種形式。 HPu+ 4xQV  
    與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有獨特的優(yōu)點: 4RctYMz  
    (1) 抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全。由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠，這使它可以方便有效地用于各種大型機(jī)電、石油化工、礦井等強(qiáng)電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。 <r <{4\%}  
    (2) 靈敏度高。光纖傳感器的靈敏度優(yōu)于一般的傳感器，其中有的已由理論證明，有的已經(jīng)實驗驗證，如測量水聲、加速度、輻射、磁場等物理量的光纖傳感器，測量各種氣體濃度的光纖化學(xué)傳感器和測量各種生物量的光纖生物傳感器等。 e<uf)K=(
C  
    (3) 重量輕、體積小、可撓曲。光纖除具有重量輕、體積小的特點外，還有可撓曲的優(yōu)點，因此可以利用光纖制成不同外型、不同尺寸的各種傳感器。這有利于航空航天以及狹窄空間的應(yīng)用。 eaO'|@;{~  
    (4) 測量對象廣泛。目前已有性能不同的測量各種物理量、化學(xué)量的光纖傳感器在現(xiàn)場使用。 rMVcoO@3  
    (5) 對被測介質(zhì)影響小，有利于在生物、醫(yī)藥衛(wèi)生等具有復(fù)雜環(huán)境的領(lǐng)域中應(yīng)用。 %h(%M'm?  
    (6) 便于復(fù)用，便于成網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有光通信設(shè)備組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)。 :Z/\U*6~  
    (7) 成本低。有些種類的光纖傳感器的成本大大低于現(xiàn)有同類傳感器。 )n"0:"Ou  
光纖傳感器和電類傳感器的傳感原理及特性比較分別如附圖、附表所示。由此可知，光纖傳感器是一類與電類傳感器并行、互補(bǔ)的新型傳感器。

]gX8z#*k