光纖傳感器的發(fā)展與應用

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1、光纖傳感器的發(fā)展與應用張朋王寧陳艷王海燕光纖傳感技術是隨著光導纖維和光纖通信技術的發(fā)展而形成的嶄新技術。自從20世紀70年代末光纖傳感器誕生以來，便曲于其具有的防火、防爆、精度高、損耗低、體積小、重量輕、壽命長、性價比高、復用性好、響應速度快、抗電磁干擾、頻帶范圍寬、動態(tài)范圍大、易與光纖傳輸系統(tǒng)組成遙測網(wǎng)絡等優(yōu)點而被廣泛地應用于各行各業(yè)。隨著對其研究的不斷深入，光纖傳感器勢必會對科學研究、國民生產(chǎn)、F1常生活等諸多領域產(chǎn)生深遠影響。1.光纖傳感器的發(fā)展1966年華人科學家高銀提出了用玻璃代替銅線傳輸信息的大膽設想：利用玻璃清澈透明的性質，使光

2、來傳送信號，使得一根頭發(fā)般細小的光纖傳輸?shù)男畔⒘肯喈斢谝粭l飯桌般粗大的銅“線”！許多人都認為是匪夷所思，其至認為高鋰神經(jīng)有問題。但高鋰經(jīng)過理論研究，充分論證了光導纖維的可行。他說：所有的科學家都應該固執(zhí)，都要覺得白己是對的，否則不會成功。后來，他發(fā)明了石英玻璃，制造出世界上第-?根光導纖維，使科學界人為震驚。高棍的發(fā)明為信息高速公路奠定了基石，在很人程度上改變了世界的通訊模式。他因此獲得了巨大的世界性聲譽，被冠以"光纖之父”的稱號。光纖是光導纖維的簡稱，雖然其最初的研究是為了通信，但不久后人們發(fā)現(xiàn)光纖具有許多新的優(yōu)良性質，因而在其他領域也廣泛

3、應用，其中之一就是構成光纖傳感器。雖然早在1978年就有光纖傳感器的報道，但大量研究是在1989年才開始的。20世紀90年代初只有少數(shù)光纖傳感器在市場上出現(xiàn)，英原因主要是技術不成熟、可爲性不高。另外由于早期的光纖傳感器是小批呈生產(chǎn)，性價比相對較低。Z后越來越多的光纖傳感器不斷地商業(yè)化，比如壓力應力傳感器、液體流彊傳感器、電流電壓傳感器、化學傳感器、濕度傳感器等。目前世界上己有五百多家企業(yè)生產(chǎn)各類光纖傳感器。作為高科技的重要組成部分，是綜合國力的重要體現(xiàn)。發(fā)達的核能高技工業(yè)，將是21世紀發(fā)達國家的重耍標志之一。通過發(fā)展核電，保存和發(fā)展-?支高水

4、平的軍民結合的核電量對我國社會主義現(xiàn)代化建設，具有重要意義。尤英是在當前應對全球金融危機的新形勢下，加快核電的發(fā)展對擴大內需，拉動經(jīng)濟增長，又冇重要的現(xiàn)實意義。我國核電發(fā)展取得的成績我國是世界上少數(shù)兒個擁有比較完整核工業(yè)體系的國家之一。黨中央、國務院對發(fā)展核電極為重視，我20世紀70年代初就提出了發(fā)展核電的問題，并開始起步，“九五”規(guī)劃提出了“適當發(fā)展核屯”的方針。經(jīng)過30多年的努力，我國核電從無到有，現(xiàn)在已形成一定的規(guī)模，得到了很大的發(fā)展。自1983年確定壓水堆核電技術路線以來，H前在壓水堆核電站設計、設備制造、工程建設和運行管理等方面己經(jīng)

5、初步形成了一定的能力，為實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展奠定了基礎。雖然我國核電發(fā)展進展顯著，但距世界水平仍有很大的差距。目前我國核發(fā)電量占總量僅2%,遠不到世界平均水平的17%。長遠來看，中國的核能發(fā)電潛力巨大。根據(jù)規(guī)劃，到2020年，中國核電裝機比重將從H前的2%上升到4%左右，核電的裝機容量將達到3600萬千瓦左右，這個速度相當于每年建一座“大亞灣”。從配套發(fā)展角度來看，核電的發(fā)展將帶動核燃料各個壞節(jié)的能力和規(guī)模到2020年翻兩番，必將為國家?guī)碡S厚的經(jīng)濟利益，同時也將有效地解決資源及環(huán)境問題，產(chǎn)生良好的社會效益。它對初次能源缺乏的東南沿海地區(qū)實現(xiàn)可持續(xù)

6、科學發(fā)展推進節(jié)能減排，加快能源結構調整更是具有十分重要的意義。1983年，英國曼徹斯特舉行的歐洲傳感器展覽會上展岀了用于壓力、溫度、速度測量的傳感器，全光纖干涉儀以及適用于危險地區(qū)、電磁噪聲惡気的環(huán)境過程控制用的高分辨率長沖位移傳感器。德國的西門子公司早在1980年便制成了高壓光纖電流互感器的實驗機樣品。日本在20世紀80年代便制定了“光應用計劃控制系統(tǒng)”的規(guī)劃，該計劃投資70億美元旨在將光纖傳感器應用于大型工廠，以解決強電磁干擾和易燃、易爆等惡劣環(huán)境小信息傳輸和生產(chǎn)過程的過程控制問題。20世紀90年代，由東芝、日木電器等15家公司和研究機構

7、研究開發(fā)出12種具有一流水平的民用光纖傳感器。據(jù)第15屆國際光纖傳感器會議統(tǒng)計：在光纖傳感器市場份額中，"應力”占23%,“溫度”占17.2%,“氣壓聲學”占15.2%,“電流電壓”占12.2%,"化學/氣體”占11.3%。就傳感器類型來說，“光纖光柵”占44.2%,“分光計”占11.1%,“散射/反射”占10%,“法拉第旋光效應”占6.9%,“熒光，黑體”占6.6%,"光纖陀螺儀”占4.4%。2.光纖傳感器的原理光纖是利用光的全反射原理來引導光波的。當光波在光纖中傳輸時，衣征光波的特征參量（如振幅、相位、偏振態(tài)、波長等）會由于被測參量（如溫

8、度、壓力、：加速度、電場、磁場等）對光纖的作用而發(fā)生變化，從而引起光波的強度、干涉效應、偏振而發(fā)生變化，使光波成為被調制的信號光，再經(jīng)過光探測器和解調器從而獲得被測