光纖傳感器在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中的應(yīng)用

作者：時(shí)間：2013-01-14 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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由于我國(guó)各地環(huán)境差異較大，在不同環(huán)境中光纜的性能也將受到不同程度的改變，而瑞利散射光基本不受外界環(huán)境中溫度和應(yīng)力的影響，這種基于BOTDR的分布式光纖傳感器不能檢測(cè)環(huán)境溫度和應(yīng)力對(duì)光纖性能的影響，因此這種傳感器的應(yīng)用也受到了一定的限制。采用相干檢測(cè)技術(shù)的BOTDR傳感系統(tǒng)測(cè)量的是光纖的自發(fā)布里淵散射信號(hào)，盡管其信號(hào)強(qiáng)度微弱，但可以通過(guò)相干檢測(cè)提高系統(tǒng)信噪比，如圖4所示。這種傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，可以同時(shí)監(jiān)測(cè)光纖斷點(diǎn)、損耗、溫度和應(yīng)變等多個(gè)參數(shù)的變化。目前該系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了距離30 km以上、溫度分辨率4℃、應(yīng)變分辨率100μs、空間分辨率20 m的溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量，在只測(cè)量溫度時(shí)，測(cè)量距離可達(dá)150 km。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/159555.htm

3)建筑工程
在建筑工程中為確保工程質(zhì)量和建設(shè)過(guò)程安全進(jìn)行，通常需要在橋梁、大壩和樓宇的建設(shè)過(guò)程中采集多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，以此來(lái)分析當(dāng)前工程的進(jìn)行情況和可能出現(xiàn)的安全隱患。傳統(tǒng)的測(cè)量方法一般采用表面貼片或者預(yù)埋鋼弦式傳感器實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變測(cè)試，由電阻應(yīng)變片構(gòu)成的貼片材料在混凝土中受基底材料和介質(zhì)腐蝕的影響會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度下降且不利于分布監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，鋼弦式傳感器的鋼弦也會(huì)隨時(shí)間的延長(zhǎng)而損失測(cè)量精度，所以這些測(cè)試方法都不利于建筑工程的長(zhǎng)期、精確觀測(cè)。
光纖傳感器以其輕巧耐用、靈敏度高、抗電磁干擾和可實(shí)現(xiàn)分布式檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，更加適合建筑工程中的應(yīng)力、應(yīng)變檢測(cè)，其中光纖光柵傳感器是最理想的靈敏元件。對(duì)于大型工程來(lái)說(shuō)，目前主要的點(diǎn)式光纖傳感測(cè)量技術(shù)需要在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)安置一個(gè)光纖傳感系統(tǒng)，除造價(jià)高外，對(duì)于問(wèn)題部位不在傳感點(diǎn)上的情況容易造成疏漏。南京大學(xué)工程管理學(xué)院張旭蘋(píng)教授利用物聯(lián)網(wǎng)的概念提出的“基于布里淵效應(yīng)的連續(xù)分布式光纖傳感技術(shù)”添補(bǔ)了這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的空白。連續(xù)分布式光纖傳感器可以進(jìn)行連續(xù)的分布式測(cè)量，24小時(shí)監(jiān)測(cè)工程的“健康狀況”，并且可以精確定位隱患位置。
4)軍事安防
在空防領(lǐng)域中，目前已經(jīng)可以采用光纖陀螺構(gòu)成戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的慣性測(cè)量元件，主要測(cè)量導(dǎo)彈運(yùn)行過(guò)程中的俯仰角、偏航角和橫滾角，從而準(zhǔn)確命中目標(biāo)。美國(guó)首先采用光纖陀螺制導(dǎo)技術(shù)，在伊拉克等戰(zhàn)場(chǎng)上已取得了較好的效果。日本已將光纖陀螺用于無(wú)人機(jī)，控制飛機(jī)的姿態(tài)。光纖陀螺的原理如圖5所示。

在海防領(lǐng)域中，光纖水聽(tīng)器是研究最早、發(fā)展最快的光纖傳感器，由此構(gòu)成的海防傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已開(kāi)始用于海上邊防和重要軍事地區(qū)的海防警戒。光纖水聽(tīng)器的工作原理如圖6所示。

近幾年由光纖傳感技術(shù)發(fā)展而來(lái)的光纖網(wǎng)絡(luò)安全警戒系統(tǒng)在邊防和重點(diǎn)區(qū)域防衛(wèi)中也得到了應(yīng)用。目前，一些發(fā)達(dá)國(guó)家正在使用的安全防衛(wèi)系統(tǒng)就是由激光和分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)組成的。
5)醫(yī)療系統(tǒng)
在臨床醫(yī)學(xué)上，由于光纖傳感器具有輕巧、柔軟、絕緣、不受電磁干擾、測(cè)量精度高和可以非接觸測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)用光纖內(nèi)窺鏡檢查人體的各個(gè)部位，也可用于對(duì)人體血管的探測(cè)和人體外科校正等。目前，光纖內(nèi)窺鏡不僅用于醫(yī)療診斷領(lǐng)域，也用于息肉切除等手術(shù)治療領(lǐng)域，光纖溫度傳感器在癌癥治療方面的研究和應(yīng)用也日漸成熟。

4 結(jié)束語(yǔ)
傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)采集信息的終端工具，它的發(fā)展直接影響著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，光纖傳感器也將更多的應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)角落，如果在光纖傳感技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合的基礎(chǔ)上能夠解決造價(jià)高、集成化和實(shí)用化困難等問(wèn)題，將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。