新闻资讯
光纤传感器发展现状及主要应用
发布时间:2021-01-15 15:11
  |  
阅读量:
字号:
A+ A- A

传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。

光纤传感器是以光学量转换为基础,以光信号为变换和传输的载体,利用光导纤维输送光信号的一种传感器。光纤传感器主要由光源、光导纤维(简称光纤)、光检测器和附加装置等组成。光源种类很多,常用光源有钨丝灯、激光器和发光二极管等。光纤很细、较柔软、可弯曲,是一种透明的能导光的纤维。


 

一、光纤传感器的发展现状

全球光纤传感技术发展始于1977年,近年来,在机械、电子仪器仪表、航天航空、石油、化工、食品安全等领域的生产过程自动控制、在线检测、故障诊断等方面,得到了发展和推广。美国光纤传感器研究起步早,光纤传感技术在世界上最为先进,代表着全球最大的光纤传感器区域市场。从2012年到2017年间,全球光纤传感器(包括点分式和分布式)消费值的平均年增幅高达20.3%。美国占据全球光纤传感器的绝大部分市场份额。同时,预计2015-2020年,亚太地区将以12.7%的年均复合增长率成为增速最快的市场。近年来,中国成为亚太地区最主要的光纤传感产品应用市场。2011年交通及石化行业的光纤火灾报警产品市场规模在2亿元水平,电力设备光纤传感温度检测及应用规模达到2亿元水平,光纤传感环境监测、光纤陀螺产品市场达到2亿元水平,光纤周界市场在0.5亿元水平。

与光纤通信产品不同,光纤传感产品具有小批量多品种、分布在各种细分市场的特点,国外的确没有大型的专业做光纤传感的公司;但是很多国外的石油巨头、军工巨头,还有ABB、西门子这样的电力设备大公司都有自己的光纤传感业务,只不过外人对这些业务的发展情况很难摸清楚。在一些新兴领域,比如分布式传感,也有一批中小型的专业公司。

目前,市场上获得成熟应用并且接受度较高的产品有:光纤光栅温度/压力/应变传感器;点式荧光光纤温度传感器产品;点式光纤F-P压力/温度/振动传感产品,光纤电流传感产品;光纤陀螺产品;分布式光纤拉曼测温系统;光纤干涉型入侵监测系统。

虽然光纤传感器技术在实际检测中取得了一些应用,但仍存在一些问题,如光纤埋入结构的工艺问题,虽然可以通过安装方式得到改善,但同时也导致了应变要先经过金属传递,然后再由光纤间接感应到应变,因此需要通过实验修正才能够进行准确测量。同时光纤传感器的输出信号会受到光源波动、光纤传输损耗变化、探测器老化等因素的影响,这些因素都会降低光纤传感器测量的准确性。再者目前光纤传感器实用性还有待开发,同时其制作成本相当昂贵。目前光纤传感器很大一部分产品还在实验室阶段,因此需要将实验结果尽快投入到使用中去。