光纖傳感器：點(diǎn)亮光通信的燎原之火

        目前市場(chǎng)上尤其是在中國(guó)，布拉格光纖光柵（配備ASE寬帶光源）和基于光時(shí)域反射的分布式傳感器是應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感技術(shù)，該技術(shù)基本上可以滿足中低端一般市場(chǎng)的需求而被業(yè)內(nèi)人士所熟知。

　　而現(xiàn)在介紹的光譜線寬窄至2kHz的單頻光纖激光器及其引申出來(lái)的最新一代光傳感技術(shù)完全有別于我們現(xiàn)在所樂(lè)道的光纖傳感。

　　這種新的技術(shù)方案完全勝任電傳感和一般光纖傳感無(wú)法完成的高端市場(chǎng)對(duì)超遠(yuǎn)距離、超高精度和超高敏感的更高需求，而這在中國(guó)尚處于立項(xiàng)和預(yù)研階段。

　　當(dāng)前市場(chǎng)上幾種主要的光纖傳感器有：

　　1.光纖陀螺

　　光纖陀螺分干涉型、諧振型和布里淵型，干涉型光纖陀螺是第一代，技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，正處于推進(jìn)批量生產(chǎn)和商品化階段；諧振型光纖陀螺是第二代，處于實(shí)驗(yàn)室研究向?qū)嵱没七M(jìn)的發(fā)展階段；布里淵型是第三代，尚處于理論研究階段。光纖陀螺結(jié)構(gòu)根據(jù)所采用的光學(xué)元件有三種實(shí)現(xiàn)方法：小型分立元件系統(tǒng)、全光纖系統(tǒng)和集成光學(xué)元件系統(tǒng)。目前分立光學(xué)元件方案已經(jīng)基本消失，全光纖系統(tǒng)用在開(kāi)環(huán)低精度、低成本的光纖陀螺中，集成光學(xué)器件陀螺以工藝簡(jiǎn)單，總體重復(fù)性好、低成本成為國(guó)際中高精度光纖陀螺主要方案。

　　2.光纖水聽(tīng)器

　　光纖水聽(tīng)器是一種建立在光纖、光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號(hào)傳感器，它通過(guò)高靈敏度的光纖相干檢測(cè)，將水聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并通過(guò)光纖傳至信號(hào)處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)信息。相比傳統(tǒng)水聽(tīng)器具有靈敏度高、響應(yīng)帶寬寬、不受電磁干擾等特點(diǎn)，廣泛用于軍事和石油勘探、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

　　光纖水聽(tīng)器按原理可分為干涉型，強(qiáng)度型，光柵型等。干涉型光纖水聽(tīng)器關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，在部分領(lǐng)域形成產(chǎn)品；光纖光柵水聽(tīng)器則是當(dāng)前研究熱點(diǎn)。研究的關(guān)鍵技術(shù)涉及光源、光纖器件、探頭技術(shù)、抗偏振衰落技術(shù)、抗相位衰落技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)以及工程技術(shù)等。

　　3.光纖光柵傳感器

　　光纖光柵傳感器尤其是光纖Bragg光柵傳感器是最近幾年國(guó)內(nèi)外傳感器領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)光纖傳感器絕大部分屬于光強(qiáng)型和干涉型，光強(qiáng)型傳感器存在光源不穩(wěn)定，光纖損耗和探測(cè)器老化等問(wèn)題，干涉型傳感器由于要求兩路干涉光的光強(qiáng)相等需要固定參考點(diǎn)應(yīng)用不便。

　　以光纖布拉格光柵為主的光纖光柵傳感器傳感信號(hào)為波長(zhǎng)調(diào)制以及復(fù)用能力強(qiáng)，避免了上述傳統(tǒng)光纖傳感器存在的問(wèn)題。在建筑健康檢測(cè)、沖擊檢測(cè)、形狀控制和振動(dòng)阻尼檢測(cè)等應(yīng)用，光纖光柵傳感器是最理想的靈敏元件。光纖光柵傳感器在地球動(dòng)力學(xué)、航天器、船舶航運(yùn)、民用工程結(jié)構(gòu)、電力工業(yè)、醫(yī)藥和化學(xué)傳感中有廣泛的應(yīng)用。

　　4.光纖電流傳感器

　　電力工業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)電力傳輸系統(tǒng)容量不斷增加，運(yùn)行電壓等級(jí)越來(lái)越高，不得不面臨強(qiáng)大電流的測(cè)量問(wèn)題。在高電壓、大電流和強(qiáng)功率的電力系統(tǒng)中，以電磁感應(yīng)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)電流傳感器（簡(jiǎn)稱CT）暴露出一系列嚴(yán)重缺點(diǎn)：爆炸引起災(zāi)難性事故；大故障電流引起鐵芯磁飽和；鐵芯共振效應(yīng)；滯后效應(yīng)；精度不高；易受干擾；體積大、重量大、價(jià)格昂貴等，已經(jīng)難以滿足新一代數(shù)字電力網(wǎng)的發(fā)展需要。光纖電流傳感器成為解決上述難題的最好辦法。

　　與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，基于光纖的傳感器主要有如下幾大優(yōu)勢(shì)：

　　1.重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、易多路復(fù)用

　　2.抗惡劣環(huán)境、抗電磁干擾、抗化學(xué)腐蝕

　　3.在傳感點(diǎn)無(wú)需用電、可以長(zhǎng)距離分布式傳感

　　4.可低成本大規(guī)模生產(chǎn)

　　光纖傳感器的可能發(fā)展趨勢(shì)有：

　　1.以傳統(tǒng)傳感器無(wú)法解決的問(wèn)題作為光纖傳感器的主要研究對(duì)象；

　　2.集成化光纖傳感器；

　　3.多功能全光纖控制系統(tǒng)；

　　4.開(kāi)辟新領(lǐng)域。

　　繼光纖通訊后，光纖傳感迎來(lái)了重要的發(fā)展契機(jī)，在安保、軍事、石油/天然氣、電力以及科學(xué)研究方面享有廣泛而巨大的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在西方發(fā)達(dá)國(guó)家更有燎原之勢(shì)，前途不可限量！采用單頻光纖激光器做光傳感，其光學(xué)原理就是光頻時(shí)域反射。