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标题: 物联网领域的光纤传感技术应用 [打印本页]

作者: fro520 时间: 2015-11-10 14:46
标题: 物联网领域的光纤传感技术应用
随着光纤及光纤通信技术的飞速开展，光纤传感技术应运而生。自诞生以来，光纤传感器以其体积小、重量轻、灵敏度高、呼应速度快、抗电磁干扰才能强和运用方便等长处敏捷开展起来，并广泛运用于化学医药、资料工业、水利电力、船只、煤矿和土木工程等各个范畴。尤其是物联网飞速开展的今天，光纤传感技术的地位更不行忽略。
　1.光纤传感器基本原理及分类
　　光纤传感技术是20世纪70年代开展起来的一种新式的传感技术，当光在光纤中传播时，在外界温度、压力、位移、磁场、电场和转动等因素效果下，经过光的反射、折射和吸收效应，光学多普勒效应、声光、电光、磁光和弹光效应等，可使光波的振幅、相位、偏振态和波长等参量直接或间接地发作改变，因而可将光纤作为灵敏元件来勘探各种物理量。
　　光纤传感器主要由光源、传输光纤、光电勘探器和信号处理部分等构成。其基本原理是将来自光源的光经过光纤送入传感头（调制器），使待丈量参数与进入调制区的光相互效果后，致使光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位和偏振态等）发作改变，成为被调制的信号光，再经过光纤送入光电勘探器，将光信号转化为电信号，最终经过信号处理后复原出被测物理量。光纤传感器一般可分为功用型（传感型）传感器和非功用型（传光型）传感器两大类。
2.光纤传感器的发展现状
自光纤传感器诞生以来，其优越性及运用广泛性受到了世界各国的亲近重视及高度重视，并对其展开了活跃的研讨及开发。现在，现已完成了光纤传感器对位移、压力、温度、速度、振动、液位和视点等70多种物理量的丈量。美国、英国、德国和日本等一些国家将重点研讨放在光纤传感器体系、现代数字光纤操控体系、光纤陀螺、核辐射监控、飞机发动机监控和民用方案等6个方面，并取得了必定的成果。
中国光纤传感器的研讨工作开始于1983年，一些大学、科研院所和公司等对光纤传感器的研讨使得光纤传感技能得到了飞速开展。2010年南京大学工程办理学院教授张旭苹创造的"根据布里渊效应的接连分布式光纤传感技能"经过了教育部安排的专家判定。判定专家组共同以为，此项技能创新性强，具有多项自主知识产权，技能上到达了国内领先、国际先进水平，具有良好的运用前景。这一技能的实质是运用了物联网概念，该技能填补了中国物联网空白。
1.在基础设施物联网工程中的应用
　　在公路、桥梁、地道和修建等重大工程建设及运用过程中，常常会呈现地道部分坍塌、渗漏以及火灾，桥梁部分裂缝、坍塌等表象，不只严重威胁着公民的生命及产业安全，还影响了国民经济的疾速安稳开展。将光纤传感器嵌于这些修建物或许公共设施内部，能够感触桥梁的构造变形、构造动态特性及交通荷载等状况，一起运用张力传感器感触地道容易发作塌方的部分的变形状况，这些信息能够与互联网相结合，构成一个"光纤物联网"，完成对这些基础设施的长期安稳的实时监测，减少事端的发作。
　　2.在现代农业物联网中的应用
　　物联网及传感技术的开展推动了农业现代化技术的前进。将传感技能运用在农作物的育苗、成长、收获及贮藏等环节，并构成一个物联网体系，能够使农业的出产及办理到达高产、低耗的意图。
　　在农作物的育苗、成长过程中，经过光纤温度传感器、光纤湿度传感器及光纤二氧化碳传感器等对农作物成长环境中的温度、相对湿度、光照强度、土壤中的营养、ＰＨ值及二氧化碳浓度等物理量进行检查，并实时反应给办理中心，再经过自动操控装置调理相应的参数，可使农作物有一个最好的成长环境，到达疾速成长及高产的意图。
此外，在农产品的加工及贮存过程中，相同也能够运用光纤温度传感器及光纤湿度传感器来获取粮仓的环境信息并用来辅导通风翻晒等作业。对生果、蔬菜等的贮藏需要相应的光纤气体传感器来丈量乙烯、氧、二氧化碳、氨、氟利昂等气体的浓度。这些信息能够经过物联网体系反应到监测中心，进行实时监控，且能够完成长途操控。
　　3.在智能周界侵略防备体系中的应用
　　根据光纤传感技能的周界侵略防备体系，是近年来跟着光纤传感技术的开展而在工业范畴的一大运用亮点。现在，运用在周界侵略防备体系中的传感器品种繁多，因而体系的技术物联网解决方案也截然不同，但总体上来说，均是选用光纤周界侵略传感器来感触外界侵扰状况，并及时报警，该项技术能够广泛运用于机场、电站和军事基地等主要场所。
　　4.别的应用
　　光纤传感器因为具有抗电磁干扰等长处，因而能够运用于电传感器不易运用的场合，在国防上，光纤传感器可用于水声探潜（光纤水听器）、光纤制导、姿势操控、航天航空器的构造损害勘探以及战场环境的勘探等；在电力体系中，可用于丈量大型电机的转子、定子和高压变压器内部的电流、电压和温度等；此外，光纤传感器还能够用于油气挖掘过程中井下的压力、温度等参数的监测、输油管的走漏监测等，这些均能够与互联网相结合，构成强壮的物联网络，完成安全出产和管理。
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