光纤传感器的现状和展望 毕业设计

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1、光纤传感器的现状和展望姓名：学号:0522327班级：机制（3）班2010/10/28光纤传感器的现状和展望摘要：介绍光纤传感器的主要性能特点及所涉及的领域；近年来光纤传感器技术的发展、应用的现状及其前景展望。关键词：光纤传感器(FOS)、光纤传感器技术、现状和发展Abstract：Thispaperdescribesthemainproperties&characteristicsoffiber-opticsensorandcoveredareas；thedevelopmentoffiber-opticsensortechnologyinrecentye

2、ars，thepresentapplicationstatusandprospects．Keywords：fiber—opticsensors(FOS)、fiberopticsensortechnology、thestatusquoanddevelopment引言传感器技术、通信技术、计算机技术是现代信息技术的三大支柱，传感器作为探测与获取外界信息的重要环节之一而被应用于工业、农业及军事的各个领域。近20多年来，光纤传感器的发展则大有取代传统传感器的趋势。光纤传感器是光通信和集成光学技术发展的结晶，它具有如此强大的生命力，主要因为它与其他传感器相比具有独特

3、的优点，因而它的应用领域由最初的国防军事、航天航空迅速向冶造工业、能源工业、化学、生产过程控制、环保监测等民用部门迅速扩展。根据美国市场信息研究公司预测：现代光纤传感器的市场会像2O世纪70年代后期的半导体工业那样急剧增长。随着光纤传感器成本的不断降低、性能不断提高，它将在未来的信息化社会中占有重要地位。光纤传感器一般可分为2类：一类是功能型传感器(FunctionFiberOpticSensor)，又称FF型光纤传感器；另一类是非功能传感器(Non—FunctionFiberOpticSensor)，又NF型光纤传感器。前者是利用光纤本身的特性，把光纤作

4、为敏感元件，所以又称传感型光纤传感器；后者是利用其他敏感元件感受被测量的变化，光纤仅作为光的传输介质，用以传输来自远处或难以接近场所的光信号，因此，也称传光型光纤传感器。1光纤传感器及其特点光纤最早在光学行业中用于传光和传像，在20世纪70年代初生产出低损耗光纤后，光纤在通信技术中用于长距离传递信息。光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且当光波在光纤中传播时，表征光波的特征参量(振幅、相位、偏振态、波长等)因外界因素(如温度、压力、磁场、电场、位移等)的作用而间接或直接地发生变化，从而可将光纤用作传感元件来探测各种待测量(物理量、化学量和生物量等)，这就是光

5、纤传感器的基本原理。光纤传感器可以分为传感型和传光型2类。利用外界因素改变光纤中光波的特征参量，从而对外界因素进行计量和数据传输的传感器，称为传感型光纤传感器，它具有传感合一的特点，信息的获取和传输都在光纤中进行。传光型光纤传感器是指利用其他敏感元件测得的特征量，由光纤进行数据传输，它的特点是充分利用现有的传感器，因而便于推广应用。这两类光纤传感器都可再分成光强调制、相位调制、偏振态调制和波长调制等几种形式。与传统的传感器相比，光纤传感器具有独特的优点：(1)抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、本质安全。由于光纤传感器是利用光波传输信息，而光纤又是电绝缘、耐腐蚀的

6、传输媒质，并且安全可靠，这使它可以方便有效地用于各种大型机电、石油化工、矿井等强电磁干扰和易燃易爆等恶劣环境中。(2)灵敏度高。光纤传感器的灵敏度优于一般的传感器，其中有的已由理论证明，有的已经实验验证，如测量水声、加速度、辐射、磁场等物理量的光纤传感器，测量各种气体浓度的光纤化学传感器和测量各种生物量的光纤生物传感器等。(3)质量轻、体积小、可挠曲。光纤除具有质量轻、体积小的特点外，还有可挠曲的优点，因此可以利用光纤制成不同外型、不同尺寸的各种传感器。这有利于航空航天以及狭窄空间的应用。(4)测量对象广泛。目前已有性能不同的测量各种物理量、化学量的光纤传

7、感器在现场使用。(5)对被测介质影响小，有利于在生物、医药卫生等具有复杂环境的领域中应用。(6)便于复用，便于成网，有利于与现有光通信设备组成遥测网和光纤传感网络。(7)成本低。有些种类的光纤传感器的成本大大低于现有同类传感器。2国外光纤传感器的发展现状当前，世界上光纤传感领域的发展可分为2大方向：原理性研究与应用开发。随着光纤技术的日趋成熟，对光纤传感器实用化的开发成为整个领域发展的热点和关键。由于光纤传感技术并未如光纤通信技术那样迅速地获得产业化，许多关键技术仍然停留在实验室样机阶段，距商业化有一定的距离，因此光纤传感技术的原理性研究仍处于相当重要的位

8、置。美国是研究光纤传感器起步最早、水平最高的国家，在军事和民用领域