我國光纖傳感器的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化

1  引言 uP2a\C,$  
    現(xiàn)代信息技術是由信息的采集、傳輸和處理技術組成，因此傳感器、通信和計算機技術成為信息技術的三大支柱。特別是當今社會已進入以光纖通信技術為主要特征的信息時代，光纖傳感技術代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢。光纖傳感器產(chǎn)業(yè)已被國內外公認為最具有發(fā)展前途的高新技術產(chǎn)業(yè)之一，它以技術含量高、經(jīng)濟效益好、滲透能力強、市場前景廣等特點為世人所矚目。隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展和加入世界貿易組織，我國光纖傳感器的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化也因此面臨著巨大的機遇和挑戰(zhàn)。

2  光纖傳感器及其特點
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    光纖最早在光學行業(yè)中用于傳光和傳像，在20世紀70年代初生產(chǎn)出低損耗光纖后，光纖在通信技術中用于長距離傳遞信息。光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質，而且當光波在光纖中傳播時，表征光波的特征參量(振幅、相位、偏振態(tài)、波長等)因外界因素(如溫度、壓力、磁場、電場、位移等)的作用而間接或直接地發(fā)生變化，從而可將光纖用作傳感元件來探測各種待測量(物理量、化學量和生物量等)，這就是光纖傳感器的基本原理。光纖傳感器可以分為傳感型和傳光型兩大類。利用外界因素改變光纖中光波的特征參量，從而對外界因素進行計量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鳎�稱為傳感型光纖傳感器，它具有傳感合一的特點，信息的獲取和傳輸都在光纖中進行。傳光型光纖傳感器是指利用其他敏感元件測得的特征量，由光纖進行數(shù)據(jù)傳輸，它的特點是充分利用現(xiàn)有的傳感器，因而便于推廣應用。這兩類光纖傳感器都可再分成光強調制、相位調制、偏振態(tài)調制和波長調制等幾種形式。 yWtr,  
    與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有獨特的優(yōu)點: +yH~G9u(  
    (1) 抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質安全。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，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。 QJM!W
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    (2) 靈敏度高。光纖傳感器的靈敏度優(yōu)于一般的傳感器，其中有的已由理論證明，有的已經(jīng)實驗驗證，如測量水聲、加速度、輻射、磁場等物理量的光纖傳感器，測量各種氣體濃度的光纖化學傳感器和測量各種生物量的光纖生物傳感器等。 34kd|!e,  
    (3) 重量輕、體積小、可撓曲。光纖除具有重量輕、體積小的特點外，還有可撓曲的優(yōu)點，因此可以利用光纖制成不同外型、不同尺寸的各種傳感器。這有利于航空航天以及狹窄空間的應用。 ]/Qy1,  
    (4) 測量對象廣泛。目前已有性能不同的測量各種物理量、化學量的光纖傳感器在現(xiàn)場使用。 1<`7MN  
    (5) 對被測介質影響小，有利于在生物、醫(yī)藥衛(wèi)生等具有復雜環(huán)境的領域中應用。 !cwVJe  
    (6) 便于復用，便于成網(wǎng)，有利于與現(xiàn)有光通信設備組成遙測網(wǎng)和光纖傳感網(wǎng)絡。 \Egc5{   
    (7) 成本低。有些種類的光纖傳感器的成本大大低于現(xiàn)有同類傳感器。 E_1
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光纖傳感器和電類傳感器的傳感原理及特性比較分別如附圖、附表所示。由此可知，光纖傳感器是一類與電類傳感器并行、互補的新型傳感器。

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附圖    光纖傳感器與電類傳感器傳感原理比較圖

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3  中國光纖傳感器的發(fā)展概況 (x0*(*A}  
    我國在70年代末就開始了光纖傳感器的研究，其起步時間與國際相差不遠。目前已有上百個單位在這一領域開展工作，如清華大學、華中科技大學、武漢理工大學、重慶大學、核工業(yè)總公司九院、電子工業(yè)部1426所等。他們在光纖溫度傳感器、壓力計、流量計、液位計、電流計、位移計等領域進行了大量的研究，取得了上百項科研成果，其中相當數(shù)量的研究成果具有很高的實用價值，有的達到了世界先進水平。每年發(fā)表的論文、申請的專利也不少。但我國的研究水平與發(fā)達國家相比，還有不小的差距，主要表現(xiàn)在商品化和產(chǎn)業(yè)化方面，大多數(shù)品種仍處于實驗室研制階段，不能投入批量生產(chǎn)和工程化應用。

4  我國光纖傳感器的市場需求 "nno)~)u  
    光纖傳感器的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟的所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術難題，具有很大的市場需求。主要表現(xiàn)在以下幾個方面: eI