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物聯網将引領光(guāng)纖溫度傳感器發展新熱(rè)潮

時間:2015-05-10

光(guāng)纖溫度傳感器是利用部分(fēn)物質吸收的光(guāng)譜随溫度變化而變化的原理(lǐ),采用一種和光(guāng)纖折射率相(xiàng)匹配的高分(fēn)子溫敏材料塗覆在二根熔接在一起的光(guāng)纖外面,使光(guāng)能由一根光(guāng)纖輸入該反射面出另一根光(guāng)纖輸出,由于這種新型溫敏材料受溫度影(yǐng)響,折射率發生(shēng)變化,因此輸出的光(guāng)功率與溫度呈函數關系。

光(guāng)纖溫度傳感器的種類很多,除了以上所介紹的熒光(guāng)和分(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器外,還(hái)有光(guāng)纖光(guāng)栅溫度傳感器、幹涉型光(guāng)纖溫度傳感器以及基于彎曲損耗的光(guāng)纖溫度傳感器等等,由于其種類很多,應用發展也很廣泛,例如(rú),應用于電力系統、建築業、航空航天業以及海洋開發領域等等。

物聯網技術(shù)現階段應用已經十分(fēn)廣泛,利用各種技術(shù)對信息進行感知、傳輸、處理(lǐ)和反饋,其最大(dà)特征是感知的多樣性、分(fēn)散性、智能性和實時性。多樣性表現爲感知對象多、感知參數多、容量大(dà);分(fēn)散性即人(rén)與物、物與物通常比較分(fēn)散;智能性是指需對數據進行分(fēn)析和處理(lǐ);實用性即能夠實時感知、傳輸和處理(lǐ)信息。

目前的物聯網有别于早期的物聯網。早期的物聯網通過RFID技術(shù)對物品靜(jìng)态特性進行識别現在的物聯網通過各種信息感知設備,如(rú)RFID、光(guāng)電傳感器、全球定位系統等獲知各種信息,基于互聯網進行信息傳輸和處理(lǐ),實現人(rén)與物、物與物的溝通和互動。物聯網涉及多學科(kē)、多技術(shù),需要先進的通信技術(shù)作(zuò)爲支撐。

光(guāng)纖通信與光(guāng)纖傳感技術(shù)将在物聯網領域發揮重要作(zuò)用。光(guāng)纖具有寬帶特性,可(kě)将各種傳感器複用于一根光(guāng)纖,進行檢測和傳輸。光(guāng)纖傳感器具有體(tǐ)積小、重量輕、牢固耐用、抗電磁幹擾、傳感頭無須供電、使用安全(絕緣性好、無燃爆危險)、可(kě)遠(yuǎn)距離(lí)遙測、多點複用、分(fēn)布式測量等優點,光(guāng)纖材料用做傳感器具有獨特的優勢。

光(guāng)纖傳感的原理(lǐ)是通過檢測光(guāng)纖中傳輸的光(guāng)波強度、相(xiàng)位、頻率/波長、偏振的變化感知外界物理(lǐ)量的變化。光(guāng)纖傳感器可(kě)制成分(fēn)立的、準連續和分(fēn)布式的傳感測量系統。可(kě)以測量溫度、位移、加速度、壓力、應變、電場、磁場、轉動、氣體(tǐ)濃度、流速、鏽蝕等各種變量。

早在2008年(nián),IBM提出“智能地球”的概念,建議(yì)政府投資建設新一代智慧型基礎設施。IT産業下一階段的任務是把新一代信息技術(shù)運用于各行業中,把傳感器嵌入和裝備到電網、交通、橋梁、隧道、建築、大(dà)壩、水油氣管道、城(chéng)市基礎設施等各種物體(tǐ)中,并通過網絡連接,形成“物聯網”。

光(guāng)纖傳感器的應用範圍很廣,主要有以下幾個方面:
城(chéng)市建設中橋梁、大(dà)壩、油田等的幹涉陀螺儀和光(guāng)栅壓力傳感器的應用。光(guāng)纖傳感器可(kě)預埋在混凝土(tǔ)、碳纖維增強塑料及各種複合材料中,用于測試應力松弛、施工(gōng)應力和動荷載應力,從(cóng)而評估橋梁短(duǎn)期施工(gōng)階段和長期營運狀态的結構性能。

在電力系統,需要測定溫度、電流等參數,如(rú)對高壓變壓器和大(dà)型電機(jī)的定子、轉子内溫度的檢測等,由于電類傳感器易受電磁場的幹擾,無法在這類場合中使用,隻能用光(guāng)纖傳感器。例如(rú)分(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器就(jiù)是近幾年(nián)發展起來(lái)的一種用于實時測量空間溫度場分(fēn)布的高新技術(shù)。

用于易燃易爆物的生(shēng)産過程與設備的溫度測量。光(guāng)纖傳感器在本質上是防火(huǒ)防爆器件(jiàn),它不需要采用隔爆措施,十分(fēn)安全可(kě)靠。與電學傳感器相(xiàng)比,既能降低成本又能提高靈敏度。

此外,它還(hái)可(kě)以應用于鐵路(lù)監控、火(huǒ)箭推進系統以及油井檢測等方面。

總之,物聯網與光(guāng)纖傳感有相(xiàng)輔相(xiàng)成、相(xiàng)互促進的作(zuò)用。光(guāng)纖同時具備寬帶、大(dà)容量、遠(yuǎn)距離(lí)傳輸和可(kě)實現多參數、分(fēn)布式、低能耗傳感的顯著優點。光(guāng)纖傳感可(kě)以不斷汲取光(guāng)纖通信的新技術(shù)(如(rú)新的半導體(tǐ)光(guāng)源、新型光(guāng)纖)、新器件(jiàn),各種光(guāng)纖傳感器有望在物聯網中得(de)到廣泛應用。光(guāng)纖技術(shù)在物聯網中有很廣闊的應用前景,全光(guāng)物聯網有望在将來(lái)出現并成爲一種新的物聯網形式。

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