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光纤传感器的国内发展概况及重点应用场景

2019-07-30
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摘要 近年来,光纤传感器是发展势头正猛。因其具有极高的灵敏度和精度、抗电磁干扰、高绝缘强度等优点,在智能电网、道路安全、轨道交通等诸多领域,都有着广泛应用。

  2019年8月5日到7日,2019第八届中国国际光纤传感技术及应用大会暨展洽会,将在北京国家会议中心组织召开,该会议将致力于全面拓展光纤传感器科技应用领域终端,聚焦智能电网、矿山安全、轨道交通、海洋与环境、地质与水利等各个应用行业,展现国内巨头企业相应的创新综合解决方案。


光纤传感技术,资料图

  光纤传感技术

  光纤传感技术是一种新型传感技术,通过光的反射、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生变化,因而,可将光纤作为敏感元件来探测各种物理量。

  近年来,光纤传感器是发展势头正猛,由于它有极高的灵敏度和精度、抗电磁干扰、高绝缘强度、耐腐蚀、能与数字通信系统兼容等优点,现已被广泛用于电网系统、道路监控、轨道交通、食品安全等领域。


在地质灾害监测和岩土工程领域,光纤传感器可测量浅层土壤中的不同土壤的位移。资料图

  国外和我国光纤传感器的发展

  1977年,世界第一只光纤传感器在美国问世,它被用来检测美国与其他国家光网络的状态、性能与噪音。美国也成为研究光纤传感器起步最早、水平最高的国家。日本在20世纪80年代,制定了“光控系统应用计划”,计划将光纤传感器应用到大型电厂。1990年后,东芝、日本电气等15家公司与研究机构,前后开发出12款先进的民用光纤传感器。德国西门子、法国汤姆逊等企业,成为西欧国家积极参与相关产品研发和市场竞争的代表。

  1995年至2005年,国际光纤传感技术发展已步入了商业化应用阶段,光纤传感器已被应用于军工、国防、石油、电力、建筑及航空航天等领域。光纤传感器及智能仪器仪表,因其易构建高密度、大容量、高精度、高可靠性的传感网络,近年来又成为物联网技术发展的重要支撑。

  目前,我国已成为全球光纤传感器消费最大国,在国产化进程有一定的突破。据了解,以南京大学、深圳中科传感为代表的大学及研究院等机构,基本掌握了全套的光纤传感器方案。而在光纤传感系统的核心部件上,厦门彼格的窄带光源、世维通的铌酸锂波导等为代表相关的器件,都不甘落后争相实现自主研发。

  纵观整个行业市场,目前中国光纤传感器的自主研发仍是短板,总体市场化水平仍落后外国。据统计,中国传感器新品研制率落后美日等国近10年,产业化水平落后10到15年。未来,中国光纤传感市场产业化格局有待提升,物联网技术的加持,将推动中国光纤传感市场走向新一轮发展高峰。


采用了光纤传感器技术的光纤光栅渗压计,资料图

  光纤传感器的重点应用场景

  目前,光纤技术在物联网中有非常广阔的应用前景。

  在智能电网领域,利用光纤传感技术对输电线路进行安全监控,通过对输电线路上发生的触碰光缆、接头盒、光芯等扰动的实时监测,采集和分析信息,判定扰动发生的位置、类型、强度,以帮助线路维护人员及时发现输电线路的破坏行为,可有效解决对线路损毁的预警监测,为电力系统提供告警、智能分析和辅助决策支持。

  在道路安全领域,伴随着工业与交通运输的发展,桥梁的跨度增加以及结构的复杂趋势,使其安全隐患备受关注。将光纤传感系统埋入水泥结构,能够感知应力和断裂损伤的能力。同时,利用张力传感器感受隧道易塌方的局部,可监测变形情况。

  在轨道交通领域,光纤传感器对于收集列车的运行状态信息、高速综合检测列车、钢轨探伤、轨道状态远程监测、室内外环境综合传感等方面,都起到了不可或缺的作用。

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