光纤传感器的发展与应用

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1、光纤传感器的发展与应用张朋王宁陈艳王海燕光纤传感技术是随着光导纤维和光纤通信技术的发展而形成的崭新技术。自从20世纪70年代末光纤传感器诞生以来，便曲于其具有的防火、防爆、精度高、损耗低、体积小、重量轻、寿命长、性价比高、复用性好、响应速度快、抗电磁干扰、频带范围宽、动态范围大、易与光纤传输系统组成遥测网络等优点而被广泛地应用于各行各业。随着对其研究的不断深入，光纤传感器势必会对科学研究、国民生产、F1常生活等诸多领域产生深远影响。1.光纤传感器的发展1966年华人科学家高银提出了用玻璃代替铜线传输信息的大胆设想：利用玻璃清澈透明的性质，使光

2、来传送信号，使得一根头发般细小的光纤传输的信息量相当于一条饭桌般粗大的铜“线”！许多人都认为是匪夷所思，其至认为高锂神经有问题。但高锂经过理论研究，充分论证了光导纤维的可行。他说：所有的科学家都应该固执，都要觉得白己是对的，否则不会成功。后來，他发明了石英玻璃，制造出世界上第-•根光导纤维，使科学界人为震惊。高棍的发明为信息高速公路奠定了基石，在很人程度上改变了世界的通讯模式。他因此获得了巨大的世界性声誉，被冠以"光纤之父”的称号。光纤是光导纤维的简称，虽然其最初的研究是为了通信，但不久后人们发现光纤具有许多新的优良性质，因而在其他领域也广泛

3、应用，其中之一就是构成光纤传感器。虽然早在1978年就有光纤传感器的报道，但大量研究是在1989年才开始的。20世纪90年代初只有少数光纤传感器在市场上出现，英原因主要是技术不成熟、可爲性不高。另外由于早期的光纤传感器是小批呈生产，性价比相对较低。Z后越來越多的光纤传感器不断地商业化，比如压力应力传感器、液体流彊传感器、电流电压传感器、化学传感器、湿度传感器等。目前世界上己有五百多家企业生产各类光纤传感器。作为高科技的重要组成部分，是综合国力的重要体现。发达的核能高技工业，将是21世纪发达国家的重耍标志之一。通过发展核电，保存和发展-•支高水

4、平的军民结合的核电量对我国社会主义现代化建设，具有重要意义。尤英是在当前应对全球金融危机的新形势下，加快核电的发展对扩大内需，拉动经济增长，又冇重要的现实意义。我国核电发展取得的成绩我国是世界上少数儿个拥有比较完整核工业体系的国家之一。党中央、国务院对发展核电极为重视，我20世纪70年代初就提出了发展核电的问题，并开始起步，“九五”规划提出了“适当发展核屯”的方针。经过30多年的努力，我国核电从无到有，现在已形成一定的规模，得到了很大的发展。自1983年确定压水堆核电技术路线以來，H前在压水堆核电站设计、设备制造、工程建设和运行管理等方面己经

5、初步形成了一定的能力，为实现规模化发展奠定了基础。虽然我国核电发展进展显著，但距世界水平仍有很大的差距。目前我国核发电量占总量仅2%,远不到世界平均水平的17%。长远來看，中国的核能发电潜力巨大。根据规划，到2020年，中国核电装机比重将从H前的2%上升到4%左右，核电的装机容量将达到3600万千瓦左右，这个速度相当于每年建一座“大亚湾”。从配套发展角度來看，核电的发展将带动核燃料各个坏节的能力和规模到2020年翻两番，必将为国家带來丰厚的经济利益，同时也将有效地解决资源及环境问题，产生良好的社会效益。它对初次能源缺乏的东南沿海地区实现可持续

6、科学发展推进节能减排，加快能源结构调整更是具有十分重要的意义。1983年，英国曼彻斯特举行的欧洲传感器展览会上展岀了用于压力、温度、速度测量的传感器，全光纤干涉仪以及适用于危险地区、电磁噪声恶気的环境过程控制用的高分辨率长冲位移传感器。德国的西门子公司早在1980年便制成了高压光纤电流互感器的实验机样品。日本在20世纪80年代便制定了“光应用计划控制系统”的规划，该计划投资70亿美元旨在将光纤传感器应用于大型工厂，以解决强电磁干扰和易燃、易爆等恶劣环境小信息传输和生产过程的过程控制问题。20世纪90年代，由东芝、日木电器等15家公司和研究机构

7、研究开发出12种具有一流水平的民用光纤传感器。据第15届国际光纤传感器会议统计：在光纤传感器市场份额中，"应力”占23%,“温度”占17.2%,“气压声学”占15.2%,“电流电压”占12.2%,"化学/气体”占11.3%。就传感器类型来说，“光纤光栅”占44.2%,“分光计”占11.1%,“散射/反射”占10%,“法拉第旋光效应”占6.9%,“荧光，黑体”占6.6%,"光纤陀螺仪”占4.4%。2.光纤传感器的原理光纤是利用光的全反射原理來引导光波的。当光波在光纤中传输时，衣征光波的特征参量（如振幅、相位、偏振态、波长等）会由于被测参量（如温

8、度、压力、：加速度、电场、磁场等）对光纤的作用而发生变化，从而引起光波的强度、干涉效应、偏振而发生变化，使光波成为被调制的信号光，再经过光探测器和解调器从而获得被测