光纤传感技术论文范文第1篇

关键词：光纤通讯 教学改革 课程设置

中图分类号：G642         文献标识码：A        文章编号：1674-2117（2023）14-00-02

 近年来，我国信息技术飞速发展，带来了信息科技与技术高速发展的时代。信息科技产业发展的重点是光纤通信技术，它是一门飞速发展的技术学科。为了适应信息科技飞速发展和通信行业对人才需求的变化，我国许多高等学府都设立了光电信息通信类的专业。这些专业都以光信息科学技术为核心。光信息科学是一门综合性很强的学科，它包括光子技术、电子技术、通信技术和信息技术等。

光纤是大量信息传输的重要媒介和人们实现信息获取的重要途径。因此，在其专业课程的设置中，专业的核心主干课程应为光纤类课程，它既是专业类课程也是学科上的特色课程。我国高等学府对光纤传输的物理基础和光纤技术的应用进行全面的阐述并都设置了光纤类学科的课程。但是，由于光纤类学科课程在教学内容、课程设置上与社会所需人才培养上存在着一些问题，致使此类学科的改革刻不容缓。

1 光纤类学科课程体系的构建

当今社会经济、政治都发生了深刻的变化以及科技飞速的发展导致光电通信行业对人才的需求越来越多样化。多样化的人才需求促使我国的高等教育要实行改革，要向基础化和综合化的方向不断地发展。在人才培养上要加强专业基础理论的设置、扩宽专业口径的学习和素质教育。要实现宽口径、厚基础、强素质、广适应的信息人才的培养[1]。

1.1 光纤光学是获取信息的物理基础

专业的基础学科是培养过程中传授学科的基础知识，是高等教育的基本工作。在人才培养的过程中高等学府设置基础课程“光纤光学”，为学生提供宽厚的光导纤维的基础理论知识，讨论传输的模式理论、模耦合理论和光纤的传输特性。在这门专业基础课程的教学中，我们要着重强调基本理论的讲解。基本理论是整个学科的基础，在讲解上要尽量运用实例进行分析，这样才能让学生更加透彻地了解基本概念。理论是应用的基础，只有理论牢固，才能更好地学习以后的光纤技术应用的课程。

1.2 光纤通信和光纤传感是光纤技术的应用

光纤技术从信息领域的角度考察，主要是设计两个方面的内容，即信息的传输和采集。信息的传输是属于光纤通信技术，而信息的采集则是属于光纤传感技术。为了紧跟信息技术的发展，高等学府在教学设计和教学内容的设置上，应随着光纤信息技术的发展而发生变化。在课程设置上应有正确的定位，要通过光纤的基本原理和光器件原理对通讯网络进行阐述和讲解，使学生能够掌握光纤通信的基本原理。只有在原理的基础上方能够对信息的传播和采集有深刻的理解。总之在课程的设置上要把握研究光信息科学发展的基本规律与技术专业人才培养的机制，要以科学的方法为基础，更要把握国内外光纤类学科设置的现状、问题以及趋势，调整光纤类课程的结构体系，建立起基础性强、可操作性强的光纤类学科课程体系[2]。

2 教学课程内容的组织和融合

光纤通讯的人才是具有创新思维和创新能力的高素质、高能力的复合型人才。在光纤系列课程的设置上要针对以上特点并根据光电信息专业人才所需的知识、技术和能力从整体的高度打破传统的教学模式和课程体系，根据行业所需的人才设置光纤类学科课程，进而将其具体化。此外，还应该解决原来各课程中对单一对象和知识进行整合的问题，避免其内容的重复化，重新建立课程结构体系和内容，将教学的内容有机的结合，使其更加丰富。

2.1 理论教学内容的设置

由于光信息科学的发展有着自身的规律，在光纤通讯的课程的设置上要符合这一规律。在课程设置上要将光纤结构知识模块化，只有将其具体的模块化才能更加清晰地进行课程设置，具体分为以下模块：光纤传输理论模块、光纤特性模块、光纤器模块、光纤通信原理模块、光纤通信技术模块、光纤传感原理模块和光纤传感应用模块。见表1。

通过对光纤光学、光纤通讯原理与技术、光纤传感测试技术等三个课程的教学内容进行重新的组织和编排，使这三个课程相辅相成，形成一体。在对各个课程体系安排的同时要对每个课程的侧重点进行明显的突出，使其做到特点鲜明、协调统一。

2.2 实验教学内容的设置

现代人才的培养不仅要强调基础知识、对其创新意识和动手能力都有着一定的要求。实践教学过程已经成为理工科培养人才的重要环节。光信息学科是一门理论与技术相结合的新型学科，对于教学内容的设置上既要有理论知识，同时也要重视实验教学项目。在实验课程的设置上，好的实验仪器是必不可少的，如应配备光纤熔接机、光时域反射仪、光纤信息及传感实验系统等[3]。

（1）光纤基础操作实验。光纤基础实验是学生要掌握的基本实验内容。在实操时要在一定程度上能操作整个实验，这是这个学科实操的重点。基本操作实验是指：光纤数值孔径的性质和测量实验；管线传输耗损性质与测量实验、光源与光纤耦合方法实验、光纤可调衰减器特性实验、光纤隔离器特性及参数实验、半导体激光器和发光二极管特性测试实验、模拟信号光纤传输实验、数字信号光纤传输实验等基础的实验项目。这些实验都是本学科的基础，对学生了解光纤的基础知识有着重要的帮助，应将其内容设置到教学的课程中，要求学生能够掌握。

（2）特种光纤及模式功率分布传感原理实验、光纤分束器参数及MZ干涉仪原理实验、光纤传感的压力测量实验等。这里技术光纤技术实验的内容都为必修的实验内容。

在实验的操作中学校要给学生提供方便，对仪器的操作教师都应尽量地进行实际的指导，并对实验室进行全面开放，帮助学生进行仿真模拟实验。还可以根据学生的特点和兴趣点，选择一些实验项目或者以组单位自己搭建实验系统，这样不仅能够提高高校仪器是使用率，更重要的是培养学生做实验的兴趣和提升学生实际操作的能力[4]。

综上所述，光纤通讯是一个综合性强的学科，对理论和实际操作的能力都有着一定的要求。我们在该学科的设置上要符合光信息科学发展的基本规律，还要结合光信息科学与技术专业人才培养的机制。更要把握我国光纤教学现状以及问题，根据实际情况，构建适合光纤类课程的结构体系。在整个课程的设置方面要强调基础、突出应用。要将理论基础与实践教学相融合，同时教学改革思路也要遵循该原则对整个课程进行设置。要加强实验环节，要运用多种教学手段进行创新教育，使学生对原理知识理解的同时，努力提高对应用环节的操作，培养其动手的能力，使其学以致用。同时要有特色的教学内容，让学生对光纤通讯技术产生兴趣，把枯燥的知识变得有趣，使其适应社会的需求。

参考文献：

[1]敖,马春波,朱勇,敖发良.光纤通信课程教学改革探讨[J].广西教育,2023(11):37-38.

[2]苗逢春.信息及通讯技术与课程教学整合的国际趋势与借鉴[J].基础教育课程,2023(08):9-14.

光纤传感技术论文范文第2篇

1、光纤纤芯，由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体。性脆，易断裂，需外覆保护层。可分为微结构光纤和保偏光纤，可以用来传输数据，涉及主要有军事、国防、航空航天、能源环保、工业控制、医疗卫生、计量检测、食品安全、家用电器等诸多领域。

2、1966年高锟先生在文章中首次提出利用介质光导纤维以光载波传输信息，由此奠定了光纤作为介质传光的理论基础。经过几年的研究，1970年美国康宁公司首次拉制出损耗为20dB/Km的光纤，较大地降低了光纤的传输损耗从此使光纤通信技术的发展成为可能。近年来科研工作者研究发现，由于光纤具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小、易于集成等优点，光纤传感技术成为光电技术领域活跃的分支之一。

3、光纤传感技术涉及领域广泛，主要有军事、国防、航空航天、能源环保、工业控制、医疗卫生、计量检测、食品安全、家用电器等诸多领域。其中涉及到的几种主要传感器主要有：光纤陀螺仪、光纤水听器、光纤光栅温度传感器、光纤电流互感器等各种光纤传感技术。微结构光纤及保偏光纤以其灵活的结构和奇异的特性成为光纤传感领域的中坚力量。

（来源：文章屋网 ）

光纤传感技术论文范文第3篇

互联网是物联网的基础，是基于传感网以及互联网的进一步扩展，作为网络终端的各种物品，其信息可以进行交换。主要由以下三个特征来体现物联网的本质：其一，物联网的互联性，互联性就是指物品通过联网可实现互通；其二，物联网的通信与识别性，联网的物品能够进行互相通信以及自动识别；其三，物联网的智能化，智能化是指物联网具有智能控制以及自动化的网络功能。

【关键词】物联网 大容量光纤光栅 传感网络

1 物联网概述

物联网是一种物与物之间进行网络互联的指称，即The Internet of things。最早提出物联网的是研究射频识别的Ashton教授。物联网经由欧盟信息部门定义，是指一个基于标准，具有自组织的，通信协议的，虚拟以及物理的虚拟特性、物理属性、智能接口和身份标识，与信息网络联接并整合，具有全球性质的动态网络。

互联网是物联网的基础，是基于传感网以及互联网的进一步扩展，作为网络终端的各种物品，其信息可以进行交换。主要由以下三个特征来体现物联网的本质：其一，物联网的互联性，互联性就是指物品通过联网可实现互通；其二，物联网的通信与识别性，联网的物品能够进行互相通信以及自动识别；其三，物联网的智能化，智能化是指物联网具有智能控制以及自动化的网络功能。物联网时代，将是一个人与人，物与人，物与物可在任何地点、时间内进行通讯的时代。

1.1 物联网的应用

物联网在现实生活中用途多，涉及领域广，包括有平安家居、医疗护理、智能交通、食品溯源、公共安全、工业测控、政府工作、智能消防、水质监测、环境保护等多方面领域。有些领域方初步应用物联网，而有些领域应用时间已久，较为妥当。

如，涉及安全防护的物联网应用，国际机场防入侵系统中物联网传感系统的应用，传感节点遍布空中、地上以及地表各个方位，便于探测。再如照明控制方面物联网的应用，无线路灯照明节能技术实现了能源节省方面物联网尝试性的成功。在物联网移动方面，消费者可通过手机扫描二维码、条形码的方式，进行商品比较、网上筛选并进行交易。电子商务与智能手机的结合，实现了手机物联。

1.2 物联网的构成

从技术角度来看，物联网可分为网络层、感知层和应用层三个层次。同样也可以将这三个层次表述为信息传输系统、传感系统以及专家系统。信息传输系统是由有线、互联网、网络和网络管理层、无线通信网以及云计算平台构成。信息的获取是通过处理和传递感知层来实现。传感系统，也就是所谓的感知层，传感系统由传感网络以及各类型传感器组成，其中包括有GPS、摄像头、读写设备、RFID标签、湿度传感器、温度传感器等终端。传感系统是进行信息采集、物体识别的系统。专家系统，也称之为应用层，专家系统是用户和物联网的接口，同时根据不同的行业进行不同接口的结合，以实现物联网应用特定化。

2 物联网与光纤传感网络

2.1 物联网与传感网络

基于计算机互联网以及传感网络，物联网因此而建立起来。物联网中，最为基础的技术是传感网络，是实现物品智能互联的关键因素。传感网络是集成有数据处理单元或传感器构成的有线或是无线的随机分布的网络。其中就有光纤网络，探测内容多样，有噪声、温度、光强、应变、运动速度、物质成分等分布于空间的具体参数情况。关于静态物质的传感测量，可通过固定传感网络与电子标签的关联，进行传感。而对于动态物质，可以运用传感网与动态物质进行信息的交流。不论是静态物质还是动态物质，传感时所采用的技术手段相似，其基本原理都是对物体属性的空间分布进行表述。

2.2 物联网与光纤传感网络

从物联网的建设要求看，物联网构建是以传感网络为根本。物联网由光纤传感网络组成，传感器大规模阵列的制作，常因光纤的低成本，使整个结构制作轻便，光纤材质轻巧且柔韧，直径小，因此能够在待测物体的内部和不同弯曲部内进行敷设，光纤传感器，可实现以一对多的测量，这种特点对信息综合下的物联网传感要求很是重要。光纤传感，基于光信号传播速度快的优势，有助于信息在物联网中的处理中加快速度。

3 光纤传感技术相关理论

3.1 光纤光栅的基本理论

光纤具有敏感特征，尤其是对于紫外光。掺杂粒子的光纤芯层，经过紫外光照射，会使轴向上纤芯折射率发生周期改变，光纤光栅因此而形成。传输矩阵理论和耦合模理论是光传输在光纤光栅征产生研究的一般原理。基于理论，对光学参数与光栅结构之间的关系进行分析。耦合理论的基础是在理想波导与电磁场的麦克斯韦方程两者的微扰条件下，模边界条件、慢变振幅近似，使用波导，形成一定的调制光场，然后进行相应推导而得出。

3.2 光纤光栅传感解调技术

基于传感原理，通过对中心波长移动的测量，来实现光纤光栅传感系统的解调。主要的光纤光栅传感解调技术有：匹配光纤光栅滤波法、可调F-P干涉滤波法、非平衡M-Z干涉仪法。相关的实验检测结果得出，其中心波长由应变和温度引起的波长移动量变小，因此精确检测中心波长移动量，是系统测量精度的根本要求。所以光纤光栅传感技术中的解调技术最是关键。

参考文献

[1]王静.光纤光栅多参数传感理论技术研究及在地下工程灾害监测中的应用[D].山东大学，2023.

[2]陈飚.面向物联网和光纤传感技术的桥梁安全监测技术研究与应用[D].武汉理工大学，2023.

[3]李娜.光纤光栅传感技术及其在油气管道腐蚀监测的应用研究[D].湖南工业大学，2023.

[4]刘春苗.基于GPON的光纤光栅传感信号数字化接入系统研究[D].燕山大学，2023.

[5]汤小娇，雷振山，戴世杰.基于虚拟仪器的超大容量光纤光栅传感网络分析仪[J]. 天津工业大学学报，2023，03：65-68.

光纤传感技术论文范文第4篇

【关键词】干涉型光纤传感器；光纤光栅传感器；光纤SPR传感器

0 绪论

光纤通信与光纤传感技术的研究始于20世纪60年代。光纤传感技术是以石英光纤或塑料光纤作为信息的传输媒介，信号光作为信息的载体，利用外界环境因素的改变使得光在光纤中传播的波长、光强及相位等特征物理参量发生改变，从而对外界因素进行传感测量的技术[1]。

1 光纤传感器的分类

光纤传感器具有多种分类方式，根据传感原理可分为功能型传感器和非功能型传感器。功能型光纤传感器也叫传感型光纤传感器，光纤直接作为敏感元件；非功能型光纤传感器也叫传光型光纤传感器，光纤只作为传输光信号的媒介，需要利用其它的光敏元件来感知外界环境的变化[2]。

2 光纤传感技术的发展

2.1 干涉型光纤传感器

当环境介质的折射率发生变化（如振动或温度变化等引起），传感光纤经过此处时的光波相位会发生变化。对传感光纤中的相干光进行相位调制，检测段处就可以观察到外界环境变化带来的干涉结果的变化，这就是干涉型光纤传感器的工作原理。目前最常用的干涉型光纤传感器有：迈克尔逊（Michelson）干涉型光纤传感器、马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉型光纤传感器、法布里-珀罗（Fabry-Perot干涉型光纤传感器、萨格纳克（Sagnac）干涉型光纤传感器。

与传统光纤干涉仪传感器相比，全光纤M-Z干涉x传感器的结构更为简单。在同一根光纤上制作两个相隔一定距离的光纤结构，使不同模式之间形成干涉，构成光纤内的M-Z干涉仪，因不需要耦合器，具有制作简单，成本低，尺寸小，灵敏度和稳定性高等显著的优点。

2023年，Hu Liang等人[3]将一段液体填充的光子晶体光纤熔接到单模光纤上，构成了一种M-Z干涉仪，其温度和力传感的灵敏度分别为16.49nm/°C和-14.595nm/N。2023年Wen-Hui Ding等人[4]通过在单模光纤尾端熔接一小段光子晶体光纤，制成一种光纤F-P型温度传感器，在25到300°C范围内温度响应灵敏度达到-0.011nm/°C。

2.2 光纤光栅传感器

根据光纤光栅周期的长短，将光栅分为光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅。光纤布拉格光栅的光谱是向前传输的光与反射回来的光，即传输方向相反的模式之间发生耦合。长周期光纤光栅的光谱是同向传输的纤芯基模与包层中的高阶模之间的耦合，因而也叫透射光栅。光纤光栅的布拉格波长可以表示为，有效折射率neff和栅格周期？撰受温度和应变的影响，布拉格波长会随温度？姿Beagg=2neff？撰和应变的变化产生漂移，这就是光纤光栅传感器的原理[5]。

2023 年，Yan Feng等人[6]制作了光纤光栅温度传感器，实验表明在35到95°C的温度段，温度响应灵敏度为0.02nm/°C。2023年，Xinpu Zhang等人[7]利用多模光纤光栅多峰的特点，解决了在光纤传感领域一直困扰大家的温度、折射率等多物理量的交叉敏感问题。

2.3 光纤SPR传感器

光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器是一种将光纤作为激发SPR效应基体的新型传感器。传统光纤SPR传感方式主要有在线传输式和终端反射式，光纤传输模式的能量基本集中在纤芯区域，为保证 SPR效应的产生，无论采用哪种方式，都需要去除其部分包层，在纤芯表面镀上金属薄膜。利用光在纤芯-包层界面发生全内反射时产生的SPR效应，通过传输损耗谱的峰值变化来分析待测样品的参数变化。

20世纪90年代，新型光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）[12]开始进入科研人员的视野。2006年，Hassani 等人提出了两种基于PCF的SPR传感器[8]，在 PCF的第二层空气孔内壁镀上金属膜。空气孔中填充的待测液体与金属膜激发的表面等离子体模式发生耦合，仿真结果表明这种传感器的分辨率能达到10-4RIU。

3 光纤传感器的应用

由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘性好、抗电磁干扰等诸多优点，光纤传感器已经在很多领域被广泛应用。

3.1 土木工程中的应用

光纤传感器能对钢筋混凝土结构进行无损伤实时监测，因此光纤温度、压力传感器被广泛应用于桥梁，隧道的裂缝、错层以及水利大坝的渗漏和边坡变形监测，从而及时发现并排除安全隐患。

3.2 电力系统中的应用

我国地域广阔，各地地理环境和温度差异很大，光纤电流传感器和电功率传感器形成阵列网格排列，对错综复杂的线路实现分布式监控，监测电力传输网络中的温度、电压和电流等参数，保证电力传输的稳定性以及安全性。

3.3 工业生产中的应用

光纤传感器的耐水性、电绝缘性好，耐腐蚀、抗电磁干扰，特别适合在易燃易爆及强电磁干扰等恶劣环境下使用，因此可以应用于煤矿生产中的井下气体浓度监测及油气井开采过程中油、水、气等生产参数的动态检测。

3.4 生物医学中的应用

光纤传感器有不受射频和微波的干扰，绝缘性好等优点，同时对生物体有着良好的亲和性，因此光纤温度、压力传感器被应用于生物医学等领域的PH值测量、血液流速测量、医用图像传输等方面。

4 结语

随着科技的不断进步，综合人类发展的需求，光纤传感器在未来几年有以下几个发展趋势：1）全光纤微型化，整个传感部分仅由一根光纤组成。2）实时化测量多个参量，通过一个传感器实现多个参数的同时测量，并能消除交叉灵敏度。3）光纤传感器的智能化，传感器形成分布式阵列网格，提高信息采集的精确度和效率，实现无线传输和远程监测。可见，光纤传感器有着更为广阔的应用前景，需要人们不断探索。

【参考文献】

[1]周金龙.新型光纤光栅技术及其在光通信与光纤传感方面应用的研究[D].厦门：厦门大学，2008：1-118.

[2]张丽.光子晶体光纤传感器的传感特性研究[D].天津：天津理工大学，2023：1-56.

[3]陈金平.基于Mach-Zehnder干涉的光纤传感器的特性研究[D].宁波：宁波大，2023：1-56.

[4]赵娜，等.基于光纤粗锥型马赫-曾德尔干涉仪的高灵敏度温度传感器的研制[J].光谱学与光谱分析，2023，34（6）：1722-1726.

[5]李涛.光纤光栅湿度传感器的研究[D].杭州：中国计量学院，2023：1-67.

[6]沈修锋.光纤传感器的制作工艺及工程应用研究[D].北京：北京理工大学，2023：1-67.

光纤传感技术论文范文第5篇

关键词:光纤光栅 传感器 技术 应用

一、光纤光栅传感技术

光纤光栅是利用光纤的光折变效应,使纤芯折射率沿轴向产生周期性变化,在纤芯内形成空间相位光栅。目前主要的制作方法是紫外激光写人法。光纤光栅根据其折射率分布形式有光纤bragg光栅、碉瞅光栅、取样光栅以及长周期光栅,滤油特摊各不相同。光纤光栅传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术而迅速发展起来的一种以光为载体、光纤为媒质感知和传输外界信号的新型传感技术。用光纤布拉格光栅敏感元件的功能型光纤传感器,可以传感温度和应变有关的物理量和化学量的间接测量。光纤布拉格光栅除了具有普通光纤传感器抗电磁、抗腐蚀、耐高温、体积小、重量轻等优点外,还具有以下独特优点:探头结构简单,尺寸小,易于和光纤辊合,稳合损耗小;因其属于波长调制型,所以抗干扰能力强;集传感和传输为一体,具有很强的复用能力,易于构成传感网络;测量对象广泛,易于实现多参数传感测量等;因通过光传感,其抗电磁辐射能力大大提高。光纤光栅传感器原理大致为,光纤光栅的中心波长随温度及应变的变化而变化,且波长的变化量与被测量的变化量在理论上呈线性关系。光纤光栅传感器的研究关键问题是如何提高中心波长移动量的精度。

由于很多光纤传感器的开发是以取代当前己相当成熟、可靠性和成本己得到公认、并已经被广泛采用的传统机电传感系统为目的,所以尽管这些光纤传感器具有如电磁绝缘、高灵敏度、易复用等诸多优势,其市场渗透所面临的困难和挑战是可想而知的。而那些具有前所未有全新功能的光纤传感器则在竞争中占有明显优势,FBG和其他的光栅类传感器就是一个最好的例证。当前的原理性研究热点集中于光纤光栅型传感器和分布式光纤传感系统两大板块。FBG型光纤传感器自发明之日起,己走过了原理性研究和实验论证的百家争鸣阶段。目前成熟的制作工艺己可形成小批量生产能力,而研究的焦点也转向解决高精度应用、完善解调和复用技术,以及降低成本等几个方向上,由于光纤传感器具有将传输与传感媒质合而为一的特性,使得沿布设路径上的光纤可全部成为敏感元件,因此,分布式传感成为光纤传感器与生俱来的优点,这也是开发的热点。

二、光纤光栅传感器的应用

1、航天器

先进的复合材料抗疲劳、抗腐蚀性能较好,而且可以减轻船体或航天器的重量,对于快速航运或飞行具有重要意义,因此复合材料越来越多地被用于制造航空航海工具(如飞机的机翼)。实际上飞机的复合材料中存在两个方向的应变,嵌人材料中的光纤光栅传感器是实现多点多轴向应变和温度测量的理想智能元件。

2、化学传感

光纤光栅传感器可用于化学传感,因为光栅的中心波长随折射率的变化而变化,而光栅间倏失波的相互作用。目前已经用长周期光栅测出了许多化学物质的浓度,原则上,任何具有吸收峰谱并且其折射率在1.3和1.45之间的化学物质都可用长周期光栅进行探测。

3、电力工业

光纤光栅传感器因不受电磁场干扰和可实现长距离低损耗传输,从而成为电力工业应用的理想选择。电流转换器可把电流变化转化为电压变化,电压变化使压电陶瓷(PZT)产生形变,而利用贴于PZT上的光纤光栅的波长漂移,很容易得知其形变,从而得知电流强度。这是一种较为廉价的方法,并且不需要复杂的电隔离。这是利用光纤光栅传感器实现远距离恶劣环境下测量的实例,在这种情况下,相邻光栅的间距较大,故不需快速调制和解调。

4、工程结构

民用工程的结构监测是光纤光栅传感器最活跃的领域。光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先埋入结构中,对结构同时进行冲击检测、形状控制和振动阻尼检测等,以监视结构的缺陷情况。光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。如果需要更加完善的保护,则最好是在建造桥时把光栅埋进复合筋,由于需要修正温度效应引起的应变,可使用应力和温度分开的传感臂,并在每一个梁上均安装这两个臂。

5、地球动力学

在地震检测等地球动力学领域中,光纤光栅传感器在这一领域中的应用主要是在岩石变形、垂直震波的检测以及作为地形检波器和光学地震仪使用等方面。为了得到相当准确的震源或火山源的位置,更好地描述源区的几何形状和演变情况,需要使用密集排列的应力-应变测量仪。光纤光栅传感器是能实现远距离和密集排列复用传感的宽带、高网络化传感器,符合地震检测等的要求,因此它在地球动力学领域中无疑具有较大的潜在用途。

6、医学应用

医学中用的传感器多为电子传感器,它对许多内科手术是不适用的,尤其是在高微波(辐射)频率、超声波场或激光辐射的过高热治疗中,由于电子传感器中的金属导体很容易受电流、电压等电磁场的干扰而引起传感头或肿瘤周围的热效应,这样会导致错误读数。光纤光栅传感器还可用来测量心脏的效率。医生把嵌有光纤光栅的热稀释导管插入病人心脏的右心房,并注射人一种冷溶液,可测量肺动脉血液的温度,结合脉功率就可知道心脏的血液输出量,这对于心脏监测是非常重要的。

光纤传感器有许多独特优势,可以解决许多传统传感器无法解决的问题。光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景。有效地解决上述问题对于实现廉价、稳定、高分辨率、大测量范围、多光栅复用的传感系统具有重要意义,这些都有待发展。

参考文献

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[3] 乌建中,张学俊. 基于光纤光栅技术的大型钢结构安装监测系统[J]中国工程机械学报, 2006,(03) .

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[5] 何海涛,姚国珍. 光纤光栅解调技术在电力系统中的应用[J]电力系统通信, 2023,(06) .