| 单词 | 光纤传感技术和光纤传感系统 |
| 释义 | 【光纤传感技术和光纤传感系统】 光纤传感技术是20世纪70年代中期伴随着光导纤维及光通讯技术的发展而逐步形成的。它利用光纤本身构成一种信息交换的基础，将待测量与光纤内的导光状态联系起来，从而实现对各种物理、化学量的传感。与传统的各类传感器相比，光纤传感器具有一系列独特的优点，主要表现在：灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、电绝缘性能好、防爆、光路有可挠曲性、便于与计算机联接以及便于与光纤传输系统组成遥测网络等。 光纤传感器的正式问世以1977年美国海军研究所(NRL)开始执行光纤传感器系统(FOSS)计划为标志。此后，世界各发达国家相继投入大量的人力和物力，但侧重点有所不同。例如美国对光纤传感器的研究方向主要偏重于军事的应用。如NRL的FOSS计划即是以研究水声器、磁强计和其它水下检测设备为主。此外，在光纤陀螺仪(FOG)、高级数字光控制系统(ADOSS)、核辐射监控(NRM)和航空发动机监控(AEM)等方面均投入了大量资金。日本于1979年制定了“光应用测量控制系统研究开发”计划，该计划侧重于光纤传感器在工业上的应用，希望将光纤传感器应用于大型工厂，以解决强电磁场干扰和易燃、易爆等恶劣环境中信息测量、传输和生产全过程的控制问题。据英国专利局公布的1985～1987年间光传感器方面的专利统计，日本拥有的专利数为520项，仅次于美国(870项)。其中较具代表性的有波长扫描光纤温度传感器，在1km内测量精度可达1%，测温范围为－30℃～70℃；可连接100个以上传感器的光纤开关传感器；光纤热图象监视传感器，测量下限温度为300℃，分辨率为1℃，响应速度6s／帧；光漏气传感器，其检测精度若以氢气为对象可达0．02ml／L。英国于1982年建立了光传感器合作协会，其特别感兴趣的研究内容包括化学传感器和分布式应力、温度传感器。我国对光纤传感器的研究起步于80年代初，“七五”规划中列入了15项光纤传感器项目。近年来，在干涉型光纤传感器方面，对光纤陀螺仪、光纤水声器及光纤磁强计的研究较为活跃；在强度型光纤传感器方面，光纤温度传感器的研究工作占多数。光纤传感器的早期工作主要着重于研究各种传感机制，开发各种实用的传感器。目前，光纤传感技术在国防军事部门科研部门以及制造工业、能源工业、医学、化学和日常消费部门都得到了实际应用，已可实现对位移、压力、温度、电流、浓度等80余种物理、化学量的传感，并有一些形成产品投入市场，但大量的仍处于实验室研究阶段。在已实用的光纤传感器中，又以传光型(非功能型)光纤传感器占大多数。这类传感器利用已有的其它传感技术，可充分利用现有的优质敏感元件来提高传感器的灵敏度。光纤在此仅起传光作用，所以可用普通的通信光纤。传感型(功能型)光纤传感器在结构上比传光型光纤传感器简单，但由于光纤直接参与对外界物理量的传感，所以往往需采用特殊光纤，这样就增加了制造传感器的难度。随着对光纤传感基本原理越来越深入的研究以及各种特殊光纤的大量问世，高灵敏度的功能型光纤传感器近年来得到越来越广泛的应用。进入90年代，光纤传感器的研究热点主要集中在如下几个方面：(1)研究光纤干涉传感系统的解调和相位噪声抑制方法，使光纤干涉传感器更为实用化。(2)研究光纤陀螺的实用化技术。由于超辐射发光二极管(SLD)、保偏光纤、集成光路调制器、分路器、闭环信号处理技术等关键元器件的进展，使得光纤陀螺的性能更进一步稳定和满足实用化的需要，如Photonetics公司生产的光纤陀螺已在火箭、飞机上试用。(3)研究多点测量系统与传感网络。光纤传感器的一个突出优点是在整个光纤长度上能连续地获得被测量的响应，传统的几百个点传感器阵列可以用一条光纤取代。利用光时域反射技术(OTDR)的分布温度传感器就是这种系统的典型例子。如英国York公司和南安普敦大学联合研制的此类系统空间分辨率可达几米，精度为±1℃。(4)研究复合材料的灵巧结构(Smart Structure)。复合材料在航空航天工业上的应用已引起广泛重视，国外自70年代开始用于尖端空间技术上，80年代在A320空中客车民用飞机上亦开始采用复合材料。预计在21世纪将研制出能在航空航天事业上应用的“智能复合材料”，将具有集成结构的光纤传感系统网络埋入材料中，传输材料内部各处应变、温度等信息，然后通过神经网络计算系统处理，获得该材料的全部状态信息，再发出控制埋在复合材料中的伺服执行器件的控制信号，使之工作，纠正材料的各项参数或状态。光纤成为埋在复合材料中的最理想的“神经纤维”。今后一段时期内，随着光电子器件制造成本的下降，光纤传感器推广应用中由高价格引起的矛盾将得到缓和，有实用价值的一批光强调制型和干涉型传感器将在工业部门得到推广，预计在90年代中期将建立市场，国际资源开发公司(IRD)的研究表明，到1995年底光纤传感器的市场销售额将达到4．2亿美元。与此同时，化学测量用的光纤传感器和环境监测用的光纤传感器将得到大力开发，小型、高灵敏度的光纤干涉仪将被广泛应用。【参考文献】：1 Culshaw B，J．Phys．E：Sci．Inst．，1983，16∶9782 Dakin J P，et al．SPIE，1985，3∶2493 张志鹏，Gambling W A著，光纤传感器原理．北京：中国计量出版社，1991(中国计量学院曹明教授撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条，基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译，是科学学习和研究的有利工具。