全球光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀

全球光纖傳感技術發(fā)展始于1977年，近年來，在機械、電子儀器儀表、航天航空、石油、化工、食品安全等領域的生產過程自動控制、在線檢測、故障診斷等方面，得到了發(fā)展和推廣。美國光纖傳感器研究起步早，光纖傳感技術在為先進，代表著的光纖傳感器區(qū)域市場。從2012年到2017年間，全球光纖傳感器(包括點分式和分布式)消費值的平均年增幅高達20.3%。美國占據全球光纖傳感器的絕大部分市場份額。同時，預計2015-2020年，亞太地區(qū)將以12.7%的年均復合增長率成為增速快的市場。近年來，中國成為亞太地區(qū)的光纖傳感產品應用市場。2011年交通及石化行業(yè)的光纖火災報警產品市場規(guī)模在2億元水平，電力設備光纖傳感溫度檢測及應用規(guī)模達到2億元水平，光纖傳感環(huán)境監(jiān)測、光纖陀螺產品市場達到2億元水平，光纖周界市場在0.5億元水平。

光纖傳感器由光源、入射光纖、出射光纖、光調制器、光探測器以及解調制器組成。基本原理是將光源的光經入射光纖送人調制區(qū),光在調制區(qū)內與外界被測參數相互作用,使的光學性質(如強度、波長、頻率、相位、偏正態(tài)等發(fā)生變化而成為被調制的信號光,再經出射光纖送入光探測器、解調器而獲得被測參數。

傳感型光纖傳感器的結構相對來說比較簡單,可少用一些耦合器件,但對光纖的要求較高,往往需采用對被測信號敏感、傳輸特性又好的特殊光纖。目前為止,實際中大多數采用前者,但隨著光纖制造工藝的改進,傳感型光纖傳感器也必將得到廣泛的應用。

光纖傳感器具有獨特的優(yōu)點：靈敏度高由于光是一種波長極短的電磁波,通過光的相位便得到其光學長度。以光纖干涉儀為例,由于所使用的光纖直徑很小,受到微小的機械外力的作用或溫度變化時其光學長度要發(fā)生變化,從而引起較大的相位變化

光纖傳感器原理就是把來自光源的光通過光纖來傳送到調制器里邊，以便于待測參數和進入到調制區(qū)的光可以相互作用，這樣一來光的光學性質就會發(fā)生變化，即稱為被調制的信號光，再利用被測量對光的傳輸特性施加的影響來完成測量工作。換一種說法就是光纖傳感器主要作為人們的耳目去接收人的感官所感受不到的外界信息，所以它經常被使用在檢測這方面的工作上。

事實上，光纖傳感器如果按照它的測量原理又可以劃分為兩種。一種就是專門利用光纖對環(huán)境變化的敏感性，可以把輸入物理量變換為調制的光信號，它的工作原理就是利用光纖的光調制效應，只要通過測量的光纖的光相位、光強變化就能夠知道被測量物理量的變化了。而另一種就是由光檢測元件和光纖傳輸回路所組成的測量系統(tǒng)，在這里光纖僅僅是光的傳播媒介而已，所以又被稱為結構型光纖傳感器。