光纤传感器研究现状及展望.pdfVIP

　 　光纤传感器研究现状及展望 The Present Situation and Prospect of Optical Fiber Sensor 　 　●王 立 新 Wang L ixin 　　 1 　引言 　　光纤传感器的种类很多 ,可用其测定的物 　　自从 1970 年美国的康宁公司第一次成功 理量有 70 多种 ,下面仅对几种主要传感器进行 地研制出传输损耗为 20db/ km 的石英光导纤 评述 。 维以来[ 1] ,光纤技术得到了迅猛发展 。继光纤 2 . 1 　光纤温度传感器 通信之后 ,近年来光纤传感器的研制也获得了 　　该光纤温度传感器是一类常用的光纤传感 巨大成就 。1977 年美国海军研究所首先进行 器 ,根据传感原理不同可分为如下两类 :2 . 1. 1 光纤传感器系统的研究[2 ] 。随后 ,世界上许多 　功能型光纤温度传感器 ( 实验室也步其后尘 , 国际间的学术活动也 日益 光纤温度传感器利用光纤特性 相位 、偏振态 、 增多 。从 1983 年起 ,每年召开一次光纤传感器 幅度等) 随温度的变化 由光纤本身构成传感 会议 。1983 年我国也开始了光纤传感器的研 器 , 由于其构思原理比较巧妙 ,并能解决许多棘 究工作 ,并在“七五”规划中提出了 15 项传感器 手的测控难题 ,所以世界各国竞相研制和开发 研究项 目。光纤传感器如此引人注 目,主要因 其产品 , 如干涉型温度传感器 , 它的灵敏度较 为它与其他传感器相比在位移 、压力 、速度 、温 高 。但由于振动和光纤张力变化等原因会引起 度 、振动 、液位 、角度以及电磁参数等的测量方 扰动 ,因而未实用化 。但干涉计差分式光纤传 面具有独特的优点 ,如灵敏度高 、响应速度快 、 感器有效地克服了上述问题 ,具有较高的测量 抗电磁干扰 、耐腐蚀 、电绝缘性能好 、防燃防爆 、 精度和分辩率 。非干涉计型传感器如喇曼反向 体积小 、结构简单以及便于与光纤传输系统组 散射传感器 , 利用普通 的多模光纤就可达到 成遥测网络等 。因而它的应用领域由最初的国 5 ℃的温度分辩率 、5m 的空间分辨率[4 ] 。在国 防军事 、航天航空迅速向冶造工业 、能源工业 、 内,哈工大从受激喇曼散射原理出发设计出一 医学 、生产过程控制 、环保监测等民用部门迅速 种紧凑 、轻便的光纤测温传感器[ 3 ] 。 扩展 。根据美国市场信息研究公司预测 :90 年 2 . 1. 2 　传输型光纤温度传感器 代光纤传感器的市场会象 70 年代后期的半导 　　这类传感器中光纤仅起传输光的作用 ,而 体工业那样急剧增长 。随着光纤传感器成本的 对温度敏感的元件置于光纤端面或在发射接收 不断降低 、性能不断提高 ,它将在未来的信息化 光纤之间 , 由于温度不同使敏感元件遮断光路 , 社会中占有重要地位 。本文从应用角度对几种 或使敏感元件的透射率发生变化 ,或红外辐射 主要的光纤传感器的研究现状和发展方向进行 发生改变 ,总之是使接收光纤的光强随温度而 综合评述 。 变化 。根据敏感元件不同 , 目前开发出了许多 种温度传感器 ,一种是光路遮断型温度传感器 , 2 　光纤传感器的研究现状和发展方向