

光纖傳感器的應(yīng)用根據(jù)當(dāng)前的應(yīng)用熱點(diǎn)和技術(shù)類型可大致分為四個(gè)大的方向:光(纖)層析成像分析技術(shù)OCT、光纖智能材料(SMARTMATERIAL)、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(I-FOG)誕生的25周年,在第15屆OFS年會(huì)上,特別為光纖陀螺開辟了專題會(huì)場(chǎng)。
1、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(shí)間,根據(jù)不同的原理和應(yīng)用場(chǎng)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),當(dāng)X射線或光線傳輸經(jīng)過被測(cè)樣品時(shí),不同的樣品材料對(duì)射線的吸收特性有不同,因此對(duì)經(jīng)過樣品的射線或光線進(jìn)行測(cè)量、分析,并根據(jù)預(yù)定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)進(jìn)行解算就可以所需要的樣品參數(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,如視網(wǎng)膜掃描、胃腸內(nèi)視和用于實(shí)現(xiàn)彩色多普勒(CDOCT)血流成像等。OCT為生物細(xì)胞和機(jī)體的活性檢測(cè)提供了一種的方式,世界上有許多 都出相應(yīng)的產(chǎn)品。而OPT則面向工業(yè)工程一油井、管線等場(chǎng)所,地解決流體的過程測(cè)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(jì)、測(cè)量理論分析中的單元分割與信號(hào)處理都是關(guān)鍵。
2、智能材料
智能材料的提出和研究己有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)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(cè)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(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)其 運(yùn)轉(zhuǎn)、故障等的實(shí)時(shí)監(jiān)控。其中,光纖和電導(dǎo)線與多種材料的結(jié)合是關(guān)鍵問題之一,尤其是實(shí)現(xiàn)與紡織材料的自動(dòng)化編織。 南卡羅來那州立大學(xué)、佛吉尼亞理工大學(xué)和費(fèi)城紡織學(xué)院都在此方面進(jìn)行了大量工作。
智能材料作為橋梁、大壩等混凝土大型建筑的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)己在多處工程中通過安裝測(cè)試并付諸應(yīng)用。此外,智能材料在航空航天的應(yīng)用也日趨廣泛,尤其是采用光纖光柵和光纖分布式應(yīng)力、溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行惡劣環(huán)境條件一高溫、變形的多參量監(jiān)測(cè)取得了明顯的效果。
3、光纖陀螺及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
光纖陀螺(I-FOG)及慣導(dǎo)系統(tǒng)歷經(jīng)25年的發(fā)展,目前己進(jìn)入實(shí)用階段。
從1976年Vali和Shorthill 提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證I-FOG原理之后的五年間,世界范圍內(nèi)的主要工作集中于基本結(jié)構(gòu)的研究、結(jié)構(gòu)小型化、開環(huán)和閉環(huán)結(jié)構(gòu)的討論等。
從1980到1990年的十年中,對(duì)系統(tǒng)誤差因子和光纖器件的研究取得了顯著的進(jìn)展,新型的SLD光源、保偏光纖及禍合器的采用,以及的繞制技術(shù)為陀螺的實(shí)用化鋪平了道路。上世紀(jì)90年代,中級(jí)的I-FOG由于采用了消偏結(jié)構(gòu)、3軸I-FOG,EDFA光源等新型光纖器件和技術(shù),實(shí)現(xiàn)了成本降低、體積減小和性能提高目的,并在航天及軍事獲得應(yīng)用。例如, Honeywell公司為 軍方制造的用于直升機(jī)的三軸慣導(dǎo)系統(tǒng)直徑僅為86mm。 上有些光纖陀螺的漂移指標(biāo)己達(dá)到0.001°/hr,許多產(chǎn)品己經(jīng)投入民用飛機(jī)和汽車工業(yè)。未來光纖陀螺在工業(yè)應(yīng)用還有 廣闊的天地。
4、工業(yè)工程類傳感器
傳統(tǒng)的工業(yè)工程類傳感器包括應(yīng)用光纖的電光和磁光效應(yīng)進(jìn)行測(cè)量的電力工業(yè)用大電壓、電流傳感器。利用光纖的彈光效應(yīng)和FBG器件的應(yīng)力傳感器己被廣泛應(yīng)用于應(yīng)力監(jiān)測(cè)中。在許多場(chǎng)合一核工業(yè)、化工和石油鉆探中都應(yīng)用了監(jiān)測(cè)傳感系統(tǒng)。光纖傳感器系統(tǒng)正日益走向成熟,并逐步融入日常的生產(chǎn)和生活之中。