光博會(huì)資訊:光纖傳感倍受青睞 - 全文

　　近年來(lái)，傳感器一直朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過(guò)程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍卻是倍受青睞。

　　光纖傳感器應(yīng)用于對(duì)磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉(zhuǎn)矩、光聲、電流和應(yīng)變等物理量的測(cè)量。其應(yīng)用范圍十分廣泛，幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防上所有重要領(lǐng)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(lái)一直存在的技術(shù)難題。因此我們可以說(shuō)光纖傳感器具有很大的市場(chǎng)需求，不說(shuō)長(zhǎng)久，至少在未來(lái)5 年，光纖傳感器將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。

　　在9 月6 日上午舉行的光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用（國(guó)際研討會(huì)）上，來(lái)自DenseLight　Semiconductors 、深圳市飛康技術(shù)有限公司、新加坡資訊通信研究院、南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院等嘉賓介紹了光纖傳感器的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。

　　來(lái)自 DenseLight Semiconductors Pte Ltd 的COO/CTO Yee-Loy Lam 博士介紹了光子傳感的最新趨勢(shì)，新加坡資訊通信研究院資深科學(xué)家陳智浩博士介紹了光纖傳感器在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用，他指出目前來(lái)看，光纖傳感器在保健方面的應(yīng)用有著極為廣闊的發(fā)展前景。他主要圍繞光纖傳感器在醫(yī)療保健領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)討論，例如床傳感器、呼吸傳感器、BCG（ 卡介苗） 傳感器、壓力傳感器、紡織品傳感器等在家庭和醫(yī)療機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用。

　　深圳市飛康技術(shù)有限公司董事長(zhǎng)/CEO黃章勇教授則介紹了用于光纖傳感器中的光電子器件情況，包括基于SLED 的半導(dǎo)體光源，和基于激光泵浦的摻鉺光纖放大器的寬帶光源，以及半導(dǎo)體放大器SOA 模塊、1550nm脈沖激光器、1653nm DFB 激光器。認(rèn)為光纖通信的迅猛發(fā)展帶動(dòng)新型光器件和材料的不斷涌現(xiàn)，為光纖傳感系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了必要的基礎(chǔ)。

　　南京大學(xué)現(xiàn)代工程和應(yīng)用科學(xué)學(xué)院徐飛博士介紹了超小型化光纖傳感器最新發(fā)展趨勢(shì)，他指出光纖傳感的應(yīng)用中有很多時(shí)候需要降低器件尺寸。小尺寸往往具有快速的響應(yīng)以及可檢測(cè)小目標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)， 并且對(duì)于目標(biāo)檢測(cè)物的影響較小。為了降低傳統(tǒng)光纖傳感器件的尺寸，一般有兩個(gè)步驟：首先對(duì)光纖拉錐，降低直徑; 然后利用各種微加工技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種微型版的傳統(tǒng)光纖器件，甚至實(shí)現(xiàn)一些傳統(tǒng)光纖難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)和功能。目前用來(lái)微加工光纖的技術(shù)有很多，比如二氧化碳激光、飛秒激光、HF 酸刻蝕、電弧和聚焦粒子束等技術(shù)。在演講中徐飛博士主要介紹了利用微加工技術(shù)研制的幾種超小型化的光纖傳感器比如新型的偏振器件、干涉儀、光柵等，以及這些器件在各類(lèi)傳感上的應(yīng)用。


　　

　　“與采用電纜的傳統(tǒng)電子傳感器相比，光纖傳感器使用光導(dǎo)纖維作為傳感器件或信號(hào)傳輸媒介，可以解決傳統(tǒng)傳感器無(wú)法解決的許多測(cè)量與傳輸問(wèn)題，具有無(wú)可替代的重要作用。光導(dǎo)纖維（光纖）是一種透明的玻璃纖維絲，直徑只有125微米左右。它由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，光由一端進(jìn)入，在內(nèi)芯和外套的界面上經(jīng)多次全反射，從另一端射出。因?yàn)楣饫w的基本成分是石英，只傳光，不導(dǎo)電，不受電磁場(chǎng)的作用，故光纖傳感安全可靠，對(duì)電磁干擾、工業(yè)干擾也有很強(qiáng)的抵御能力。

　　同時(shí)，光纖傳感器還具有重量輕、體積小、絕緣、耐高溫、耐腐蝕等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，很適合在易燃易爆、高溫、高壓、潮濕、強(qiáng)電磁場(chǎng)、強(qiáng)腐蝕性等極端惡劣條件下應(yīng)用，能夠?qū)怏w、溫度、應(yīng)變、壓力等各種參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量。此外，由于光纖傳輸損耗低、頻帶寬，光纖傳感器比傳統(tǒng)的傳感器在組網(wǎng)和傳輸距離方面更具優(yōu)勢(shì)，特別是通過(guò)波分復(fù)用技術(shù)可以在一根光纖上串聯(lián)多個(gè)相同或不同類(lèi)型的傳感器，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多參數(shù)監(jiān)測(cè)。

　　由于光纖傳感器具有上述諸多優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)國(guó)際上開(kāi)始探索利用其對(duì)礦山和油田進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警的可行性，但一直沒(méi)有形成一個(gè)完整的應(yīng)用體系。鑒于此，山東省科學(xué)院激光研究所利用多年來(lái)從事煤礦、非煤礦山、尾礦庫(kù)、油井、電力安全監(jiān)測(cè)技術(shù)和光纖工程技術(shù)研究所取得的成果，針對(duì)能源領(lǐng)域智能監(jiān)測(cè)預(yù)警需求，研究開(kāi)發(fā)了基于光纖傳感器的在線智能有害氣體、應(yīng)變、溫度、水壓和礦震等多參數(shù)礦山災(zāi)害、智能油井、電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，建立了國(guó)內(nèi)首個(gè)全光纖煤礦瓦斯、頂板、微震、水位、機(jī)電安全綜合監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。

　　不僅如此，該所還在非煤礦山領(lǐng)域，研制出了金屬礦山采空區(qū)頂板位移、微震、水害、尾礦庫(kù)壩綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；在石油領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)了油井極端環(huán)境下的溫度、壓力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；在電力領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)了變壓器油溫、高壓電纜、開(kāi)關(guān)柜溫度等參數(shù)的在線綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　經(jīng)國(guó)家權(quán)威部門(mén)鑒定，這些成果均達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，其中，有10項(xiàng)獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利，2項(xiàng)列入國(guó)家“863”計(jì)劃，在國(guó)際上也產(chǎn)生了較大影響。

　　產(chǎn)業(yè)化前景可期

　　據(jù)介紹，上述研發(fā)成果目前已在兗礦、淄礦、新礦、棗礦、中煤、北京首云鐵礦、萊蕪鐵礦等100余座煤礦和金屬礦山成功地進(jìn)行了示范性應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)外光纖傳感網(wǎng)絡(luò)在礦山安全綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警應(yīng)用的研究及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化先河；在國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)及主要發(fā)電集團(tuán)、勝利油田、中海油、遼河油田等大型企業(yè)，也成功地開(kāi)展了40余個(gè)光纖傳感器智能系統(tǒng)工程示范。



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