摘要：光纖傳感技術(shù)經(jīng)過(guò)五十多年的學(xué)術(shù)研究與技術(shù)發(fā)展,近幾年來(lái)出現了加速發(fā)展的趨勢。這是因為一方面,光纖傳感技術(shù)憑借其抗干擾能力強、體型小、敏感度高、傳送距離遠、本質(zhì)安全等優(yōu)勢，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應用并得到了良好的反饋;另一方面,隨著(zhù)我國經(jīng)濟和技術(shù)的發(fā)展，為光纖傳感技術(shù)的推廣應用提供經(jīng)濟基礎和廣泛的應用場(chǎng)景。
關(guān)鍵詞：光纖光學(xué)；傳感技術(shù)；應用
一、引言
1970年，世界上第一根真正意義上的光纖問(wèn)以來(lái)，光纖的發(fā)展便進(jìn)入了飛速的階段。光纖最初作為光波信息傳輸的媒介，具有低損耗、高速度、抗干擾和低成本等優(yōu)勢。隨著(zhù)光纖在各行業(yè)的發(fā)展應用，人們發(fā)現光在光纖內傳播時(shí)，其光強、相位、波長(cháng)、偏振態(tài)和頻率等特征參數會(huì )受外界環(huán)境的影響。據此，人們意識到光纖除了作為傳播媒介外，其在傳感領(lǐng)域也擁有巨大的前景。
經(jīng)過(guò)多年的研究，現如今已經(jīng)開(kāi)發(fā)出適用于不同環(huán)境的各類(lèi)光纖傳感器，憑借其獨特的優(yōu)勢，其在科研和工業(yè)界都有著(zhù)重要的地位，包括航空航天、石油化工、醫療、電力傳輸等領(lǐng)域?，F常見(jiàn)的光纖傳感器包括溫度、應變、壓力、加速度、振動(dòng)等。
二、光纖傳感器概述
2.1基本原理
光纖傳感器主要由光源、傳輸光纖、光電探測器和信號處理部分等組成。其基本原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入傳感頭（調制器），使待測量參數與進(jìn)入調制區的光相互作用后，導致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強度、波長(cháng)、頻率、相位和偏振態(tài)等）發(fā)生變化，成為被調制的信號光，再經(jīng)過(guò)光纖送入光電探測器，將光信號轉化為電信號，后經(jīng)過(guò)信號處理后還原出被測物理量。光纖傳感器一般可分為功能型（傳感型）傳感器和非功能型（傳光型）傳感器兩大類(lèi)。
圖1-1 光纖傳感器原理
2.2優(yōu)勢
相比起傳統式的電子傳感技術(shù)，光纖傳感技術(shù)具有許多的優(yōu)點(diǎn)，主要表現在：
（1）靈敏度高
由于光是一種波長(cháng)極短的電磁波，通過(guò)光的相位便得到其光學(xué)長(cháng)度。以光纖干涉儀為例，由于所使用的光纖直徑很小，文庫受到微小的機械外力的作用或溫度變化時(shí)其光學(xué)長(cháng)度要發(fā)生變化?。
（2）抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全
由于光纖傳感器是利用光波傳輸信息，而光纖又是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，并且安全可靠，這使它可以方便有效地用于各種大型機電、石油化工、礦井等強電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中。
（3）測量速度快
光的傳播速度最快且能傳送二維信息，因此可用于高速測量。對雷達等信號的分析要求具有極高的檢測速率，應用電子學(xué)的方法難以實(shí)現，利用光的衍射現象的高速頻譜分析便可解決。
（4）信息容量大
被測信號以光波為載體，而光的頻率很高，所容納的頻帶很寬，同一根光纖可以傳翰多路信號。
（5）適用于惡劣環(huán)境
光纖是一種電介質(zhì)，耐高壓、耐腐蝕、抗電磁干擾，可用于其它傳感器所不適應的惡劣環(huán)境中。
三、光纖傳感器的應用
近年來(lái)，光纖除應用于通信領(lǐng)域外，還被作為傳感器用于測量應力和溫度等物理量。光纖傳感技術(shù)在國家安全、重大工程、生物醫藥前沿和科學(xué)研究等多個(gè)領(lǐng)域都具有重大的社會(huì )需求和應用前景。
3.1國家安全監控
（1）能源儲備安全監測
能源作為戰略?xún)湮镔Y，保證其開(kāi)采和儲備設施的安全可靠極其重要。使用光纖傳感技術(shù)，可以對能源開(kāi)采設備、運輸設施和儲存設施情況進(jìn)行監控，可以實(shí)時(shí)了解其各個(gè)部位的溫度、振動(dòng)、所受應力。相比于過(guò)去的人工使用設備進(jìn)行沿線(xiàn)檢測，這種方式極大的提高了安全檢測的可靠程度和效率。
（2）地質(zhì)災害監測
我國是地質(zhì)災害多發(fā)國家之一，地質(zhì)災害種類(lèi)多、范圍廣、頻次高，因此，如何準確且及時(shí)的對各種地質(zhì)災害進(jìn)行監測是十分有必要的。采用分布式光纖傳感技術(shù)，可以實(shí)現長(cháng)距離、高精度的溫度和應變實(shí)時(shí)監控，從而對地震、火災、潰堤等災害實(shí)現早期預警和實(shí)時(shí)監測。
3.2重大工程安全監測
（1）橋梁安全監測
隨著(zhù)路橋事業(yè)的發(fā)展，新建橋梁工程數量不斷增加，現階段我國越來(lái)越多橋梁工程因年久失修而出現質(zhì)量問(wèn)題，將光纖傳感技術(shù)應用于橋梁檢測中，能及時(shí)了解橋梁工程結構的質(zhì)量、使用性能等，對橋梁結構質(zhì)檢、改擴建等都有很大幫助。
圖2-1 橋梁安全監測
（2）隧道安全監測
隧道屬于高危工程，隧道施工和使用中最易出現的安全事故包括火災、塌方、積水等。使用分布式光纖傳感技術(shù)，可以對隧道內各個(gè)部分的結構質(zhì)量、實(shí)時(shí)狀況進(jìn)行監測，對隧道結構的質(zhì)檢、修繕以及危險預警方面都有幫助。
圖2-2 隧道安全監測
除此之外，光纖傳感技術(shù)在生物化學(xué)檢測、海洋環(huán)境監測、航空高精度壓力參量檢測等都有廣泛的應用前景。光纖傳感正逐漸的走進(jìn)我們生活的方方面面。
四、小結
光纖傳感技術(shù)具有布線(xiàn)簡(jiǎn)單、靈敏度高、不受電磁干擾等特點(diǎn)，并且可以適用于多個(gè)領(lǐng)域的多種場(chǎng)景中。目前光纖傳感技術(shù)得到了許多學(xué)者的探索和研究，但仍然存在一些問(wèn)題有待解決。首先，光纖傳感器在對一些較為復雜的目標進(jìn)行監測時(shí)，對其空間分辨率有極高的要求，如何在保持數據精確度的情況下提高分辨率，是需要我們攻克的。其次，相對于傳統的電子傳感器，光纖傳感器的鋪設成本過(guò)高，且制作技術(shù)不成熟，如何開(kāi)發(fā)出更為成熟、更低成本的光纖傳感器也是需要解決的問(wèn)題。
總而言之，光纖傳感技術(shù)的特性決定了它在各個(gè)行業(yè)中都有廣闊的應用前景，現階段技術(shù)并未發(fā)展完善，在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中還需要對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步地優(yōu)化和提升， 以此來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)整體地發(fā)展和進(jìn)步。
