光纖傳感器的今日發(fā)展概況(編輯修改稿)
2025-07-13 01:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 FBG型分布式傳感系統(tǒng)在應(yīng)力多點分布式測量中有獨到的優(yōu)點，并可同時完成溫度和應(yīng)力的雙參量測量[5]，為FBG應(yīng)用開辟了更為廣闊的前景。圖8介紹了采用WDM/TDM解調(diào)的FBG陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4]。三、光纖傳感器產(chǎn)品的應(yīng)用與開發(fā) 光纖傳感器的應(yīng)用開發(fā)根據(jù)當(dāng)前的應(yīng)用熱點領(lǐng)域和技術(shù)類型可大致分為四個大的方向：光（纖）層析成像分析技術(shù)OCT、光纖智能材料（SMART MATERIAL）、光纖陀螺與慣導(dǎo)系統(tǒng)、以及常規(guī)工業(yè)工程傳感器。2002年是光纖陀螺（IFOG）誕生的25周年，在第15屆OFS年會上，特別為光纖陀螺開辟了專題會場。 光層析成像技術(shù) 光纖層析成像分析技術(shù)從興起到應(yīng)用不過只有二、三十年的時間，根據(jù)不同的原理和應(yīng)用場合，可將光纖層析技術(shù)分為光相干層析成像分析(OCT)和光過程層析成像分析技術(shù)(OPT)。 光層析成像技術(shù)源于X射線層析成像分析（CT），其基本原理如圖9所示。當(dāng)X射線或光線傳輸經(jīng)過被測樣品時，不同的樣品材料對射線的吸收特性有不同，因此對經(jīng)過樣品的射線或光線進(jìn)行測量、分析，并根據(jù)預(yù)定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計進(jìn)行解算就可以得到所需要的樣品參數(shù)。 光纖相干層析成像技術(shù)（OCT）主要應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析等領(lǐng)域，如視網(wǎng)膜掃描、胃腸內(nèi)視和用于實現(xiàn)彩色多普勒(CDOCT)血流成像等。其工作原理基于光的相干檢測原理，基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10所示。 OCT為生物細(xì)胞和機(jī)體的活性檢測提供了一種有效的方式，世界上有許多國家都開發(fā)出相應(yīng)的產(chǎn)品。圖11為視網(wǎng)膜的CT掃描圖像。德國的科學(xué)家近期推出了一臺可用作皮膚癌診斷的OCT設(shè)備。此外，利用OCT可以實現(xiàn)深度測量（~1mm）的優(yōu)勢，已有實例應(yīng)用于對生長中的細(xì)胞進(jìn)行觀察和監(jiān)測中。 而OPT則面向工業(yè)工程－油井、管線等場所，高精度地解決流體的過程測量問題。由于OPT所關(guān)心的是光線路徑上的積分過程，因此相關(guān)的系統(tǒng)集成設(shè)計、測量理論分析中的單元分割與信號處理都是關(guān)鍵。圖12簡單描繪了傳統(tǒng)OPT的測量原理，由于OPT具有適用于狹小的或不規(guī)則的空間、安全性高、測量區(qū)域不受電磁干擾以及可組成測量網(wǎng)絡(luò)的多項長處，為工業(yè)過程的安全測量提供了一種優(yōu)良的手段。 智能材料 智能材料的提出和研究已有相當(dāng)長的一段時間，為業(yè)內(nèi)人士所熟悉。智能材料是指將敏感元件嵌入被測構(gòu)件機(jī)體和材料中，從而在構(gòu)件或材料常規(guī)工作的同時實現(xiàn)對其安全運轉(zhuǎn)、故障等的實時監(jiān)控。其中，光纖和電導(dǎo)線與多種材料的有效結(jié)合是關(guān)鍵問題之一，尤其是實現(xiàn)與紡織材料的自動化編織。美國南卡羅來那州立大學(xué)、佛吉尼亞理工大學(xué)和費城紡織學(xué)院都在此方面進(jìn)行了大量工作。筆者曾參與由美國軍方資助的預(yù)研項目智能型士兵（SMART SOLDIER）和智能型降落傘（SMART PARACHUTE）的研究。圖13展示了一件嵌入光纖和電導(dǎo)線的背心[7]。其中光纖和電導(dǎo)線的嵌入均已實現(xiàn)了自動化，為智能型服裝的商業(yè)化解決了又一難題。 智能材料作為橋梁、大壩等混凝土大型建筑的監(jiān)測系統(tǒng)已在國外多處工程中通過安裝測試并付諸應(yīng)用。此外，智能材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)
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