光纤技术在物联网中的应用(5)

光纤技术

传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的监测。

同时，还需对传感光缆中的光纤进行环境和机械保护。在某些

它既可用于海洋、陆地石油天然气勘探，也可用于海洋、陆地应变型传感光缆使用中，传感光纤通过粘接剂粘合在被测的金地震波检测以及海洋环境检测，它又是现代海军反潜作战声纳属或混凝土基板上，光纤与基板之间有光纤涂层和粘接剂两层 物质相隔，除了要求这些物质的物理性能，如热胀系数、杨氏系统的核心部件。 光纤水听器灵敏度高，带宽宽，频响特性好，可以响应甚模量、泊松比等尽量匹配外，光纤和其涂层之间必须有良好的低频；耐静水压；全光，水下无任何电子设备，稳定性高；光结合力，否则在应变测量中，因光纤与涂层之间的滑移会产生缆轻巧，耐高温，抗腐蚀性：传输距离远，动态范围大；可利测量误差。常规的光纤的紫外固化丙烯酸树脂涂层的剥离力为.~ .N用光纤多路复用技术，构成大范围阵列。这些特点使基于光纤 1 3 8 9,这对于上述应变测量远远不够，必须开发出高剥离

水听器的传感器网络与信息传输网络一体化，系统结构大为简力的光纤涂层。 又如，在 B T R布式传感系统中，由B TR出的布里渊 OD分 OD发化，当光纤水听传感网络进一步与互联网连接后，将在大幅度提高系统性能的同时，减少了系统的工程代价。 散射光通入单模光纤中传输时，当单模光纤受到应力而产生应采用 M c— e d r M c e n

涉仪的光纤相位检测技 变或温度变化时，光纤中的布里渊散射光就会产生频移，通过 a h Z h e或 ih lo干 s术具有极高的灵敏度，但需解决偏振衰落及相位衰落等技术问频移的计算可得出光纤所受应变和温度变化数值。为了区分温题；而在 S g a干涉仪中不需要考虑相位衰落和光源相位噪声度和应变所导致的不同测量结果，可设计一种双芯光缆，在此 an c问题，偏振衰落问题也可通过在干涉仪中插入L o退偏器的方 光缆中，一根光纤以松套状态，另一根光纤以紧套状态置于光 yt法得到很好解决，因此基于 S g a干涉仪 anc的光纤水听器与基于M c— e d r涉仪 ah Zh e干的光纤水听器相比有其独特优势。 在水听器应用中，由于水下声场的复

缆中。这样，在测量中，从松套光纤可测得温度变化数值，而紧套光纤同时测得温度和应变数值，从后者减去前者数值，即可得应变数值。

杂性，单元水听器无法获得目标的详细信息，必须依靠超大阵元数目的高度复用的传感器阵列。通过水听器阵列完成声场信 号的波束形成，实现对水下目标的定位与

另外，常规通信光缆使用温度范围为一 0 (端温度为一 O )+ O。 4℃极 6℃~ 6℃

而传感光缆的应用范围极为广泛，有时可能在- 5￣ 10C￣+ 0￣ 30C的极端温度下使用，这时，光纤和光缆的材料和结构都会有很大变化。例如采用聚酰亚胺涂层

指向。为降低成本与体积 .多路复用技术被广泛的用到了水声信号传输领域。多路 复用技术的使用对水声信号的处理能力提出了更高的要求。需要处理的是水听器阵

代替丙烯酸树脂涂层，用氟塑料代替聚烯烃作为光缆结构材料等等。 从上述几个例子可见，传感光缆

列的海量信号，对处理速度要求高。通常可采用一种基于 F G和 D P光纤传感信 PA S的

的设计和制造远比常规通信光缆复杂。 而有了高质量的传感光缆才能将光纤传感系统的优点更充分发挥出来。这对光

号实时处理系统，来完成多路复用信号的解复用以及实时快速解调。

纤光缆行业来说，其任务还是任重道

远

五传感光纤与传感光缆用来制作光纤传感器的光纤称为传感光纤。传感光纤的主要类型就是常规的单模光纤或多模光纤，如， O D光纤温度和应变传感器使用单模例 B TR

的。

六、结语光纤传感网络，就是把光纤传感器嵌入和装备到电网、铁

光纤，用于R T R纤温度传感器的是多模光纤；用于相位调路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等而 O D光制型的光纤 S g a干涉仪的也可采用保偏光纤；根据普朗克定各种重大工程设施中，通过光缆连接，形成所谓“纤传感网 a nc光

律通过辐射量检测来实现测温的光纤温度传感器采用大芯径光络”,然后将此“纤传感网络”与现有的互联网整合起来，光 纤；而用于制作光纤光栅的则是纤芯高掺锗的光敏光纤。 构成“纤物感网”即“纤 (线 )联网”。它与无线物光 光有物在光纤传感网络中，传感光缆是一个非常重要的部件。它联网组合在一起，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整不仅是联接光纤传感器和控制中心的传感信号的传输介质，在 合的网络当中，存在功能强大的中心计算机群，采集和存储着

分布式光纤传感系统 ( n T R￣ O D或干涉型传感系统 )中，同时兼物理的与虚拟的海量信息，通过分析处理与决策，完成从信息任传输和传感两种功能。因而它的结构形式和功能可能与常规到知识、再到控制指挥的智能演化，进而实现整合网络内的人的通信光缆很不相同。例如，在传统的通信光缆中，光缆必须员、机器、设备和基础设施，实施实时的管理和控制。在此基设计成将光缆中的光纤与外界应力相隔离，也就是说光纤不应础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达直接受外力影响，以保证光缆中光纤的长期使用寿命。而在应到“智慧”状态，从而提高资源利用率和生产力水平，改善人变型传感光缆中，必须让外界应力直接传递到光缆中的光纤上， 与自然间的关系。在这“智慧地球”的建设过程中，这种三纤

从而实现应变测量。这类传感光缆使用时需直接嵌埋于被检测合一的、新的光纤

传感网络将为之作出革命性的贡献，从而使应变及变形的土木结构件内部、或直接粘接在其表面。而与此光纤技术的发展再一次迈向新的高峰。网络电信二零一零年六月 4 3

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