光纤传感器研究进展

光纤传感器研究进展王玉堂（国家自然科学基金委员会信息部１０００８３）张经武，王惠文，李乃吉（北京理工大学光电工程系１０００８１）ＴｈｅＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒｓ￥ＷａｎｇＹｕｔａｎｇ（ＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃ...     

光纤传感器

本文扼要介绍了光纤传感器的基本原理。着重描述了具有实用价值的几种光纤传感器的结构及其性能。最后对光纤传感器的发展提出了一些粗浅的看法。     

光纤传感器

光纤技术可以给传感器设计提供一种革新方法,由于光纤传感器是介电器件,所以不受多种电磁干扰(EMI)和电磁脉冲(EMP)的影响.正因为如此,光纤传感器可用于远离其有关电子设备的苛刻的环境中,此外,光纤有较宽的通频带,允许高速数据传送,而且光纤的衰减要比铜导线小.除了光缆具有尺寸小,重量轻的优点之外,由于在光缆上搭线窃听困难而不会引起探测损失,与同轴电缆和铜导线相比较可以增加其可靠性.     

光纤传感器现状研究

回顾了光纤传感器的现状。光纤传感器具有抗电磁干扰、重量轻、尺寸小、灵敏度高、带宽宽以及易于实现多路或分布式传感等优点。应变、温度和压力是研究最广泛的被测对象，光终光栅传感器是研究最广泛的光纤传感器技术。光纤陀螺仪和光纤电流传感器是光纤传感器技术相当成熟和商用的良好示例。讨论了不同的光纤传感器技术，尤其是光纤光栅传感器、光纤陀螺仪和光纤电流传感器技术，重点讨论了原理和现状。目前，光纤传感器通信己取得一些成功，但在不同的领域．它们仍需与其它成熟的传感器技术竞争。人们正在不断开发和试验新的设计，不仅是传统的被测对象，还有新的应用。     

功能型光纤传感器

本文论述了功能型光纤传感器,特别是干涉式功能型光纤传感器的性能特征,介绍了其现状及发展趋势.     

环境监测光纤传感器

光电子学最重要的应用是利用光纤进行信息传输,与电子学有关的光纤设备作为信息的生产者得到了广泛的应用,如光纤传感器。与传统的传感器相比,它有许多优点一价格更低、体积更小、可靠性更高、具有抗电磁干扰的能力,而且更准确。它越来越多地被用于诸如飞机、桥梁等的结构探测中,使对这些设备的强度和完整性的连续监测成为可能。     

光纤传感器现状

分析了近年来世界范围内光纤传感器技术的应用和发展。与传统的各类传感器相比,光纤传感器有一系列独特的优点,如灵敏度高,抗电磁干扰、耐腐蚀,便于实现多路技术,结构简单,体积小,重量轻,耗电少等。应力、温度、气压是目前应用最广泛的光纤传感器,而光纤光栅传感是目前研究最广泛的光纤传感技术。光纤陀螺仪、光纤电流传感器是比较成熟的光纤传感器,已成功地实现了商业化。最后,讨论在应用光学动态发展中光纤传感器的技术与商业发展趋势。     

传感器特种光纤

本文较全面地介绍了用于光纤传感器的各种光纤,开发传感器特种光纤的主要技术途径,制作工艺及传感特性。它包括声学敏感光纤、磁敏光纤、低双折射光纤、圆双折射光纤、椭圆双折射光纤、线性双折射光纤、保偏光纤、偏振光纤、稀土离子掺杂光纤及特种材料多组份光纤及光纤光栅等。     

纳米光纤传感器

根据纳米光纤的倏逝波传输特性，提出将亚波长直径氧化硅纳米光纤用于光学传感器的研究设想。通过求解Maxwell方程，得到由于周围环境折射率变化而引起的光纤传导模的位相改变，并由此计算传感器的灵敏度。研究结果表明，使用纳米光纤研制传感器，可以获得比微米级光纤或波导传感器更小的结构尺寸和更高的灵敏度。     

光纤电流传感器

单模光纤电流传感器在不断克服线双折射对 Faraday 效应的干扰中发展;多模光纤电流传感器具有可靠稳定的特性,容易实现实用化。     

光纤pH传感器

本文叙述了光纤pH计研究工作中的两点进展。(1)传感器部份:以固化了的染料为指示剂,用光纤束监视pH。指示剂由苯酚红、聚丙烯酰胺与聚苯乙烯小球共价结合制成,而后将生长在微孔玻璃瓷片中的丝状指示剂装配在一对传光束的末端。这样就成功地克服了探头堵塞问题及在125℃温度、253 312Pa(2.5大气压)发酵过程中的难题。(2)色度法:采用红、绿、蓝三基色光电传感器将来自输出光纤束的光信号转换成R、G、B三个电信号,经微机处理显示于屏幕上。令人感兴趣的是R、G、B的波长及彼此间相对比值而不是它们的振幅。因此仪表具有较高的稳定性。本仪表的pH测量范围,发酵用,为6.0～9.0pH值,精度优于0.05pH值,时响2分钟。