光纤光栅感应器与感测器互联网技术

一、简述

伴随着网络通信技术的发展趋势，光纤通信中的一些技术性逐步为感测器行业中的使用带来了技术性服务平台，光纤光栅便是这其中之一。以光纤光栅技术性为基本的光纤光栅感应器正变成感应器研究领域中的又一大网络热点。

同传统式的电感应器对比，光纤光栅感应器在感测器网络技术应用中有着十分明显的工艺优点：

1 ．稳定性好、抗干扰性强。因为光纤光栅对被传感信息内容用光波长编号，而光波长是一种肯定参数，它不会受到灯源输出功率变化及其光纤线弯折等要素造成的系统软件消耗的危害，因此光纤光栅感应器具备很好的稳定性和可靠性；

2 ．感测器头构造简易、规格小，适合各种各样使用场所，特别是在适用于埋进原材料內部组成说白了的功能复合材料或构造；

3 ．抗干扰信号、耐腐蚀、能在严酷的化工自然环境下工作中；

4 ．可重复使用性强，选用好几个光纤光栅感应器，能够组成分布式系统光纤传感互联网。

海外对光纤光栅感应器的分析早已基本上完成了光纤光栅感应器的商业化，产品化，如 Blue Road Research 、 CiDRA 、 MOI 等。中国在光纤光栅感应器层面的科研工作中也得到了一定成效，在其中一部分早已转变成为商品，如上海市紫珊光电科技有限责任公司、哈工大、天津南开大学及黑龙江大学等。

二、光纤光栅传感器原理

光纤光栅的核心光波长随溫度及应变力的变动而转变 ，在光通讯行业中，这变成光纤光栅运用的困难之一，而在传感器行业，它又成为必要的新技术基本，如图所示 1 所显示。

针对光纤光栅，达到华沙标准的入射角光波长（即核心光波长）被光纤光栅反射面：

l =2 n L ，

在其中： l — 光栅尺核心光波长；

n — 纤芯合理折光率；

Λ— 纤芯折光率的调配周期时间。

光纤光栅的核心光波长会随溫度和应变力而转变 ，则有：

在其中： D l —光纤光栅核心光波长变化量

e —应自变量

D T —溫度转变

光纤光栅感应器的感测器基本原理及构造如图所示 1 、图 2 所显示。

三、光纤光栅感测器互联网解决方法

针对光纤光栅感应器，中国早已解决了光纤光栅直射技术性，如今的分析关键取决于感测器网上的数据信号调制解调

与剖析，由于光纤光栅感应器变化量为光波长，因此要采取对应的光波长检测计或光频谱仪来检验，或是对感测器互联网中的光的波长开展精准操纵。针对多路感测器互联网，要完成对大中型感测器数据网络的解决，就需要选用一些对应的繁杂的机器设备，但这种机器设备工程造价一般 非常价格昂贵。

图 3 所显示为上海市紫珊光电科技有限责任公司所出示的整套解决方法，该感测器互联网具备处理速度快，高灵敏，高测量精度等特性。

从灯源产生的光，经分束后，一路光做为参照光进到数据信号检测仪，另一路光经由光纤光栅感应器后再返回数据信号检测仪，根据双路光信号灯不亮间的非常和解决就可以将被测数据信号调制解调出去。

1 ．灯源一部分使用的是宽带光源和可自动调谐过滤器：

项 目

参 数

宽带光源

光波长范畴

1510~1600 nm( 可订制 )

可自动调谐过滤器

光波长屏幕分辨率

0.01 nm

可自动调谐范畴

1530~1570 nm( 可订制 S 及 L 股票波段 )

自动调谐精密度

0.1nm

自动调谐速率

10nm/s

精确性

0.05nm

2 ．光纤光栅感测器头

项 目

参 数

光波长范畴

1530~1570nm ( 可订制其他光波长 )

透射率

90% 之上

3dB 网络带宽

超过 0.1nm

较大 安全通道数

30

光纤线种类

多模或单模光纤

3 ．调制解调机器设备

上海市紫珊光电科技有限责任公司选用自己产品研发生产的调制解调机器设备，可以完成对光纤传感互联网的数据信号调制解调，并可以减少光纤光栅感测器互联网数据处理方法中产生的偏差，完成对应变力及气温的单主要参数精确测量。

四、工程项目运用

光纤光栅感应器的运用范畴十分广，在公路桥梁、工程建筑、石油工业服务平台、油气田及航空公司、堤坝等工程项目都能够开展即时安全性、溫度及应变力检测。

1 ．公路桥梁、工程建筑及堤坝中的运用

光纤光栅变形感应器给予了一种用以道路及公路桥梁、工程建筑、河堤的健康监测的方式 ，并且也能够为检测代步工具的速率、载重量及类型给予很重要的数据信息。

这类感应器的测量精度能够做到好多个微应变力级，具备不错的稳定性，可完成动态性精确测量，选用分布式系统埋进能够完成对所有公路桥梁或房屋建筑的身体状况检测，进而避免工程项目及道路交通事故的产生。

2 ．在航天航空中的运用

在航天航空行业，航行安全性是大家十分关心的一个层面。光纤光栅感应器具备体型小，重量较轻，敏感度高的优势，将光纤光栅埋进四轴飞行器或是信号发射塔构造中，构成分布式系统智能化感测器互联网，能够对四轴飞行器及信号发射塔的內部物理性能及环境因素开展实时监测。美国波音公司（ Boeing ）开展了这些方面的很多科学研究，并具有很多发明专利。

3 ．在石油工业服务平台及油气田等中的运用

石油工业服务平台是水上煤炭资源开发设计的重特大基本性设备，是水上生产制造工作与生活的基本。深海服务平台构造所处自然环境十分复杂、极端，在其影响到下，深海服务平台构造的抵抗力衰减系数十分明显，而传统化的电感应器只有开展点射精确测量，并且易受海面浸蚀而无效。

光纤光栅感应器对磁场及电流量不比较敏感，并且能够组成遍布感测器互联网，因而它能够运用于一些传统式的电感应器所不可以使用的行业，如油气田、燃气田及煤田等，用以检测储藏量及地质构造情况等。

五、结果

1 ．光纤光栅感应器具备十分与众不同的工艺优点，能够运用于各种各样感测器行业，伴随着通讯业的发展趋势，其费用势必会急剧下降，也终将充分发挥越来越大的功效。

2 ．中国针对光纤光栅感测器的科研开发设计早已获得了一定的考试成绩，进一步将是怎样商业化、产品化的难题，这一过程对感测器行业有着十分关键的实际意义。

上一篇：光纤线路的检测技巧

下一篇：电化学气体传感器具有哪些优点