光纤传感技术在军事工业领域的应用现状及前景

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1、光纤传感技术在军事工业领域的应用现状及前景▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁[摘要]着重介绍光纤传感技术及其在军事工业领域的应用状况，并简述了光纤传感技术的发展趋势及应用前景。[关键词]光纤传感；军工；发展；应用；前景▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔0引言变了传统的安全光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。光纤传感技术由于其独特的优点和特异

2、的功能，不仅在民用领域得到了广泛的开发和应用，而且在军用领域也得到了各国政府和军方的重视。光纤传感技术的军事应用主要有：光纤制导、光纤遥控武器、光纤陀螺、光纤水听器、光控相控阵雷达、光控飞行、光纤智能结构、安全防护和光纤智能控制等。本文将详细介绍光纤传感技术在军事工业领域的应用现状及发展前景。1光纤传感技术1.1技术简介光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件；光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特

3、别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。光纤传感，包含对外界信号（被测量）的感知和传输两种功能。所谓感知，是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度（功率）、波长、频率、17相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种“感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界

4、信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号（被测量）如何调制光纤中的光波参量的调制技术（或加载技术）及如何从被调制的光波中提取外界信号（被测量）的解调技术（或检测技术）。外界信号对传感光纤中光波参量进行调制的部位称为调制区。根据调制区与光纤的关系，可将调制分为两大类。一类为功能型调制，调制区位于光纤内，外界信号通过直接改变光纤的某些传输特征参量对光波实施调制。这类光纤传感器称为功能型（FunctionalFiber，简称FF型）或本征型光纤传感器，也成为内调

5、制型传感器，光纤同具“传”和“感”两种功能。于光源耦合的发射光纤同于光探测器耦合的接收光纤为一根连续光纤，称为传感光纤，故功能型光纤传感器亦称全光纤型或传感型光纤传感器。另一类为非功能型调制，调制区在光纤之外，外界信号通过外加调制装置对进入光纤中的光波实施调制，这类光纤传感器称为非功能型（NonFunctionalFiber，简称NFF）或非本征型光纤传感器，发射光纤与接收光纤仅起传输光波的作用，称为传光光纤，不具有连续性，故非功能型光纤传感器也称传光型光纤传感器或外调制光纤传感器。根据被外界信号调制的光波的物理特征参量的变

6、化情况，可将光波的调制分为光强度调制、光频率调制、光波长调制、光相位调制和偏振调制等五种类型。由于现有的任何一种光探测器都只能响应光的强度，而不能直接响应光的频率、波长、相位、和偏振调制信号都要通过某种转换技术转换成强度信号，才能为光探测器接收，实现检测。目前，主要通过5种途径研发传感光纤。①对石英光纤进行某些特殊处理，使之获得传感器所需要的特性，这是早期光纤传感器所需要的光纤。②改变光纤结构，获得两种工作类型的传感光纤：一种是保偏光纤；另一种是偏振光纤。③改变光纤的掺杂材料，可以制成具有新特性的传感光纤，即在石英光纤种利用

7、掺杂稀土金属离子，可制造出多种传感光纤。④液芯光纤，是一种具有新型结构的光纤。它是用于传输紫外光波段光线的液芯光纤。现已开始用于研制测量温度、电压和折射率等参量的光纤传感器。⑤光子晶体光纤（PCF）。[1,1]1.2光纤传感器17传感器技术是检测原理、材料科学和工艺加工三个要素的最佳结合，在发达国家被列为核心技术之一。目前光纤传感器虽然还不多见，但它们在传感器市场中的比重正在扩大。为了开发更好的光纤传感器，人们正在努力探索和开发。光纤传感器系统一般需要有光源、光学界面、光导纤维、光学调制装置、光电检出器，以及信号处理设备。光

8、纤传感器可以用于许多不同领域，但最多见于工业、医疗、航空航天、军事等领域。光纤传感器的传感灵敏度要比传统传感器高许多倍，而且它可以在高电压、大噪声、高温、强腐蚀性等很多特殊环境下正常工作，还可以与光纤遥感、遥测技术配合，形成光纤遥感系统和光纤遥测系统。光纤传感技术是许多经济、军事强国争相研