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國內(nèi)市場上,應(yīng)用為廣泛的光纖傳感技術(shù)當屬布拉格光纖光柵和基于光時域反射的分布式傳感器,這種技術(shù)基本上可以滿足中低端市場的需求。而現(xiàn)在光譜線寬窄至2kHz的單頻光纖激光器及其引申出來的一代光傳感技術(shù),這與傳統(tǒng)的光纖傳感有很大的區(qū)別,它可以進行超遠距離的傳輸,精度和敏感度能達到更高的要求,這在市場上需求很大,21實際初,該項技術(shù)在國內(nèi)尚處于立項和預(yù)研階段。
國內(nèi)市場上光纖傳感器應(yīng)用主要在以下四種:光纖陀螺、光纖光柵傳感器、光纖電流傳感器和光纖水聽器。下面對這四種產(chǎn)品分別介紹一下。光纖陀螺。 光纖陀螺按原理可分為干涉型、諧振型和布里淵型,這是三代光纖陀螺的代表。代干涉型光纖陀螺,21實際初期,該項技術(shù)就已經(jīng)成熟,適合進行批量生產(chǎn)和商品化;
第二代諧振型光纖陀螺,暫時還處于實驗室研究向?qū)嵱没七M的發(fā)展階段;第三代布里淵型,它還處于理論研究階段。光纖陀螺結(jié)構(gòu)根據(jù)所采用的光學元件有三種實現(xiàn)方法:小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學元件系統(tǒng)。21世紀初期,分立光學元件技術(shù)已經(jīng)基本退出,全光纖系統(tǒng)用在開環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺中,集成光學器件陀螺由于其工藝簡單、體重復(fù)性好、成本低。
所以在高精度光纖陀螺很受歡迎,是其主要實現(xiàn)方法。光纖光柵傳感器。 目前國內(nèi)外傳感器領(lǐng)域的研究熱點之一光纖布拉格光柵傳感器。傳統(tǒng)光纖傳感器基本上可分為兩種類型:光強型和干涉型。光強型傳感器的缺點在于光源不穩(wěn)定,而且光纖損耗和探測器容易老化;干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強同等,所以 需要固定參考點而導(dǎo)致應(yīng)用不方便。
21實際初期開發(fā)的以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器可以避免出現(xiàn)上面兩種情況,其傳感信號為波長調(diào)制、復(fù)用能力強。在建筑健康檢測、沖擊檢測、形狀控制和振動阻尼檢測等應(yīng)用中,光纖光柵傳感器是理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動力學、航天器、電力工業(yè)和化學傳感中有廣泛的應(yīng)用。
光纖傳感器網(wǎng)有三種基本構(gòu)成,其中一個叫單點式傳感器。一根光纖在這里僅僅起到傳輸?shù)淖饔?,另外一種叫多點式傳感器,在這里一根光纖把很多傳感器串起來,這樣很多傳感器可以共用光源實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性監(jiān)測。再有就是智能光纖傳感器。多點式光纖傳感器,從外表看就是一節(jié)光柵,通過紫外線照射發(fā)現(xiàn)有周期性的間隔。
當有光纖入射的時候,如果光纖的波長正好等于間隔的兩倍,那么這個光波將會受到強烈的反射,而如果光纖受到溫度變化或者應(yīng)變等等,這個反射波長將會發(fā)生變化,這種傳感器在一根光纖上可以做很多個,把它連接起來就可以用于各種各樣的傳感應(yīng)用。因為光纖是軟的,它可以兩維、三維,所以橫軸是空間的位置,縱軸是測量對象。
這樣一個傳感網(wǎng)解決了什么問題呢?它解決了在什么位置上發(fā)生了什么事情,那個事情有多少個強度的問題,也就是提供了兩維的信息。這就是智能光纖傳感器所需要解決的問題,它有非常突出的特點要求,包括體積小、強度高、穩(wěn)定性好,可植入材料中??闺姶鸥蓴_、耐環(huán)境。光纖傳感器已經(jīng)成功應(yīng)用于飛機結(jié)構(gòu)監(jiān)測。
特點是超過一半數(shù)量是碳纖維,比如說碳纖維符合樹脂有幾種缺失,一個是層與層之間的剝離,由于這種材料比較強,所以很難像鋁合金材料那樣實行碳酸檢測,所以研究人員現(xiàn)在開始研究把光纖傳感器埋到復(fù)合材料當中去,由于這種材料一層大概125微米的厚度。
所以這種光纖傳感器必須是特別細小的光纖傳感器,大概直徑在50個微米左右。我們說光纖傳感器網(wǎng)可以成為安全安心社會的神經(jīng)網(wǎng)。光纖傳感器網(wǎng)可以用語光纖通訊網(wǎng)的診斷技術(shù)。光纖傳感器網(wǎng)在安防方面已經(jīng)有很多的應(yīng)用,國內(nèi)有很多企業(yè)在這方面開展了卓有成效的工作。
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