基于白光干涉原理的光纤传感技术__光纤传感器与智能结构_苑立波

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1、第３卷第１期黑龙江大学工程学报Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．１２０１２年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｅｂ．，２０１２【物联网前沿技术之光纤传感器专栏】编者按：物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送４个环节，各环节的关键技术分别为ＲＦＩＤ、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。物联网产业未来需求巨大，研究机构预测１０ａ内物联网就可能大规模普及，发展成为万亿元规模的高科技市场，其产业规模要比互联网大３０倍，具有广阔的发展空间和前景。作为最为基础的物理感知层的光纤传感器是各种传感器中的一种

2、先进传感技术。为了促进这一新兴产业技术的发展，系统地介绍该领域前沿技术进展情况，我们邀请了该领域研究处于领先地位的国内外著名学者，哈尔滨工程大学苑立波教授，针对基于白光干涉原理的光纤传感技术，进行了较为专门系统的系列阐述。首先概述了光纤智能结构的基本概念，简要回顾了光纤白光干涉传感技术的发展历程，说明了光纤白光传感器的优缺点；其次，详细讨论了白光干涉光纤应变与温度传感器的传感机理，分析了光纤传感器与基体材料的相互作用及其力学传递特性；最后，较为详细的探讨了多种可能的白光干涉式准分布光纤多路复用传感技术，展示了其基本的环形传感网络拓扑结构，并给出了若干简

3、化解调系统的例子。系列论述共分为８个部分，本刊自本期起陆续刊出，以期推动国内相关领域基于白光干涉原理的光纤传感技术及其应用的广泛深入的研究，本刊也将优先刊载该领域的最新优秀研究成果。基于白光干涉原理的光纤传感技术－Ⅰ．光纤传感器与智能结构苑立波１，２（１．哈尔滨工程大学理学院光子科学与技术研究中心，哈尔滨１５０００１；２．黑龙江省光纤传感科学与技术重点实验室，哈尔滨１５０００１）摘要：概述了用于智能结构和材料监测的光纤传感技术，阐述了对建筑结构进行监测的原因和将光纤传感器用作结构健康监测的理由。众所周知，很多光纤传感器已经成功地应用到了智能结构监测领域

4、。本研究一直关注白光干涉式光纤传感器技术及近２０年来此类传感器的发展。由于白光干涉式光纤传感器在智能结构监测尤其是大型民用建筑物监测中的独特优点，因此具有较大的发展与应用潜力。关键词：白光干涉；光纤传感器；智能结构；健康监测中图分类号：ＴＮ２５６文献标志码：Ａ文章编号：２０９５－００８Ｘ（２０１２）０１－００８３－１５Ｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔｉｎｔｅｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－Ｉ．ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒｓａｎｄｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ１，２ＹＵＡＮＬｉ－ｂｏ（１．ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＲｅｓｅａｒ

5、ｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｃｈｏｏｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒｓＫｅｙＬａｂ．ｏｆＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｎｙｔｙｐｅｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒｓａｒｅｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒ

6、ｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｍａｒｔｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｎｄｍａｔｅｒｉ－ａｌｓｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｃｉｖｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈ收稿日期：２０１２－０１－１８作者简介：苑立波（１９６２－），男，黑龙江铁力人，教授，博士研究生导师，博士，主要从事光纤传感技术研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｂｙｕａｎ＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ。８４黑龙江大学工程学报第３卷ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｅｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓ

7、ｏｒｓｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｉｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔ２０ｙｅａｒｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｅｎｓｏｒｈａｓｇｒｅａｔｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄａｄｖａｎｔａｇｅｓｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅｏｆｃｉｖｉｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｈｉｔｅｌｉｇｈｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ；ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｓｅｎｓｏｒ；ｓｍａｒｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ；ｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ

8、．变和温度。这个独特的特性使光纤能够在监测建筑０引言结构时对结构的潜在危险提供早期预警，也可以