中图分类号：TN523 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0047-02
光纤传感技术因其具有抗电磁干扰、电绝缘、体积小、易成阵列等优点，自从问世就受到极大重视[1]。光纤传感技术在实际应用中，往往是将各种传感器组成光纤传感网，对多种信号进行测量。但是目前传感器受结构、工艺束缚，系统稳定性较差，光纤传感网技术的应用范围受到限制。随着我国国民经济的飞速发展，各个领域对更高精度、多指标检测方面需求越来越迫切，这就对光纤传感检测系统提出了更高要求。因此，国家将新一代光纤智能传感网与关键器件基础研究列为国家重点基础研究发展计划（973计划），对关键性原理、器件的研究进行重点支持。
新一代光纤智能传感网是一种具有3S（Smart structure 灵巧结构，Smart components 灵巧器件，Smart skill 灵巧技术）功能的系统，具有超长距离传感能力，并且能够智能的实现自寻径、自诊断、自愈等功能。该传感网的研究主要涉及四个关键性科学问题：研究微结构中物质与光波耦合作用的机理；研究基于非线性光学散射效应融合的光纤传感技术；研究基于光纤扰动理论的光纤传感技术；研究光纤智能传感网的优化技术及其应用理论。
1 微结构光纤传感研究
随着光纤传感技术应用领域的扩展、应用场合空间限制等因素，对光纤传感器的尺寸及结构提出了更高的要求，因此需要开展基于新型敏感元件、新原理的光纤传感研究。目前主要的研究方向为新型光子晶体光纤传感和基于光微流体理论的光纤传感。
1.1 新型光子晶体光纤传感
光子晶体光纤（PCF）是一种基于光子晶体特性的新型光纤，主要特点是包层区有许多平行于光纤轴的微孔。目前大部分光纤传感器的敏感元件为普通的光纤，因此存在保偏性差、耦合损耗大等问题，而采用光子晶体光纤的传感器不仅能够克服上述缺点，还具有调谐范围宽、模场面积大、可以多参数测量等优点。据报道，目前利用光子晶体光纤传感器对三聚氰胺的最低检测浓度可以达到0.25 g/L，砒啶的最低检测浓度达到0.004975%，为公共安全及食品安全领域提供了一个新的检测方法。
燕山大学是国内最早开展相关研究的单位之一，在光子晶体光纤的制备与应用方面经验丰富。燕山大学的毕卫红、李建萍等[2]研制了一种双周期光子晶体光纤光栅传感器，该传感器可对折射率及温度进行检测。天津大学在光子晶体光纤领域也开展了相关研究[3-4]，研制了灵敏度为2400 nm/RIU的光子晶体光纤传感器、最高分辨率为4×10-6 RIU的液芯PCF-SPR温度传感器和具有可调谐温度跳变点的温敏光开关。
1.2 基于光微流体理论的光纤传感
基于光微流体理论的光纤传感技术是近些年发展起来的新兴技术，通过检测折射率实现对生物、化学参量的无标记检测，可以检测蛋白质、DNA、病毒等，在医学、食品检测、环境监测等领域具有广阔应用前景。天津大学对以微毛细管为基础的生物传感进行了深入研究。通过在毛细管中添加特殊介质，并采用在内壁涂覆高折射率基质层的方法，可以高灵敏度的进行传感检测。
近年来气体光纤传感越来越受到重视，天津大学的刘琨、刘铁根等[2]基于L波段EDFA构建了光纤内腔气体传感系统，同时串联标准具和光栅为系统提供波长参考，可以对CO2、CO等气体进行浓度检测。针对国家在航空航天方面的重大需求，天津大学研制了基于F-P干涉原理的大气压力解调系统，光纤F-P传感器[4]采用了MEMS微加工、键合封装等技术，解调算法方面，提出了任意极值算法、单色频域法。该系统有望应用于新型战机如J20、J15等，替代基于空速管的大气压力系统，从而达到抗电磁干扰、增强机体隐身性的要求。
2 基于非线性光学散射效应融合光纤传感研究
光纤的非线性效应主要是指拉曼散射效应和布里渊散射效应。光纤拉曼温度传感器可以应用于大型土木建筑、隧道、提坝、电力工程等领域。中国计量学院光电子研究所是国内最早开展相关研究的单位之一。该单位研究的相关系统[5]已经成功应用在许多领域，如在日照港卸煤设备上安装的光纤温度传感网系统，该系统监测到大型运煤翻车机电机过热并进行报警，成功避免了火灾，挽回经济损失1200余万元；部分高铁路段的隧道也应用了相关温度传感系统，对隧道内温度实时监测，预防火警，保障高铁列车的安全运行。
基于布里渊散射的光纤传感技术起步比较晚，但是由于其具有可测量多个物理量（温度、应变等）、传感距离长、易于实现网络化等优点，近年来备受关注。南京大学的胡君辉、张旭苹等[6]研究了一种长距自诊断方法，可以在72 km传感长度实现损坏自诊断。基于布里渊散射的光纤传感系统在工程实际中也被大量应用，例如南京市鼓楼隧道应变分布式光纤监测项目、云南嵩待公路白泥井3号隧道分布式光纤应变监测项目[8]。
3 基于光纤扰动的光纤传感
扰动（振动）是一种典型的动态变量，在军事、建筑、交通等各个领域都是一项重要参数。随着我国经济的快速发展以及国际竞争的加剧，信息安全建设的重要性日益凸显。尤其是2013年6月以来，美国特工斯诺登揭露的“棱镜门事件”深刻揭示了当前信息安全领域存在重大危机。因此保密场所周界环境安全监控、通信线路的安全监控等方面的安全防范措施变得非常重要，光纤扰动技术则可以满足这些需求。
光纤扰动及定位传感网采用的是光纤干涉传感技术，整根光纤都作为传感器，一旦有外界异常现象（压力、拉伸、振动等），将会引起光纤中传输光的干涉强度变化，通过检测这些变化可以实现扰动定位。复旦大学、天津大学、上海理工大学等高校的科研人员针对光纤扰动系统进行了大量研究。在部分军事通信光缆、机场、部队驻扎地等场所已经应用了分布式光纤扰动系统。上海市公安系统也率先应用全光纤侦听设备进行刑事侦查。
4 光纤智能传感网的优化及其应用理论研究
随着光纤传感技术在工程领域的应用，对光纤传感技术提出了新的要求：不但需要针对单一指标组网进行实时准确监测、测量，还需要获得被测对象的全面信息，以便提高监测的准确性，并能够实现对系统自身的自检自愈。
天津大学的张红霞、王舒等提出了一种针对光纤传感网鲁棒性的评价方法。丁振扬、姚晓天等采用去斜滤波器补偿主干涉拍频信号中的非线性相位或相位噪声的方法，使得基于OFDR 技术的光纤传感网空间分辨率提高了近100倍。
目前，多种光纤传感技术融合的传感网已经在实际中得到了应用。天津大学针对航天领域大规模高精度传感器密集排布以及独立空间组网的重大需求，采用光栅光纤温度测量系统、F-P压力测量系统以及声振动测量系统组网，初步完成适应热真空环境的多参量（温度、压力、振动）、多点位、高精度、高密度光纤异构智能传感网的组建。
5 结论
新一代智能光纤传感网是未来光纤传感技术的发展趋势，在国防军事、航空航天、土木工程等领域具有广泛应用前景。众多科研机构均开展了不同器件、基于不同原理的光纤传感技术研究，并取得了一定的应用成果，但是在基于微结构的传感器设计、相关解调算法、系统结构优化方面还有提升的余地。在国家973计划等重大科研项目推动下，光纤传感网技术将会更加成熟，在各个领域将发挥更大的作用，为提升我国在传感及光电子领域中的自主创新能力、增强我国信息产业的国际竞争力、促进国民经济的快速可持续发展做出更多更大的贡献。
参考文献
[1] Guo X，Bi W，Wang L，et al. Simultaneous measurement of refractive index and temperature using dual-period grapefruit microstructured fiber grating[J]. Optik-International Journal for Light and Electron Optics，2013， 124（18）：3371-3374.
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[5] Yin J，Liu T，Jiang J，et al.Wavelength-division-multiplexing method of polarized low-coherence interferometry for fiber FabryPerot interferometric sensors[J].Optics letters，2013，38（19）：3751-3753.
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中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）14-00-02
近年来，我国信息技术飞速发展，带来了信息科技与技术高速发展的时代。信息科技产业发展的重点是光纤通信技术，它是一门飞速发展的技术学科。为了适应信息科技飞速发展和通信行业对人才需求的变化，我国许多高等学府都设立了光电信息通信类的专业。这些专业都以光信息科学技术为核心。光信息科学是一门综合性很强的学科，它包括光子技术、电子技术、通信技术和信息技术等。
光纤是大量信息传输的重要媒介和人们实现信息获取的重要途径。因此，在其专业课程的设置中，专业的核心主干课程应为光纤类课程，它既是专业类课程也是学科上的特色课程。我国高等学府对光纤传输的物理基础和光纤技术的应用进行全面的阐述并都设置了光纤类学科的课程。但是，由于光纤类学科课程在教学内容、课程设置上与社会所需人才培养上存在着一些问题，致使此类学科的改革刻不容缓。
1 光纤类学科课程体系的构建
当今社会经济、政治都发生了深刻的变化以及科技飞速的发展导致光电通信行业对人才的需求越来越多样化。多样化的人才需求促使我国的高等教育要实行改革，要向基础化和综合化的方向不断地发展。在人才培养上要加强专业基础理论的设置、扩宽专业口径的学习和素质教育。要实现宽口径、厚基础、强素质、广适应的信息人才的培养[1]。
1.1 光纤光学是获取信息的物理基础
专业的基础学科是培养过程中传授学科的基础知识，是高等教育的基本工作。在人才培养的过程中高等学府设置基础课程“光纤光学”，为学生提供宽厚的光导纤维的基础理论知识，讨论传输的模式理论、模耦合理论和光纤的传输特性。在这门专业基础课程的教学中，我们要着重强调基本理论的讲解。基本理论是整个学科的基础，在讲解上要尽量运用实例进行分析，这样才能让学生更加透彻地了解基本概念。理论是应用的基础，只有理论牢固，才能更好地学习以后的光纤技术应用的课程。
1.2 光纤通信和光纤传感是光纤技术的应用
光纤技术从信息领域的角度考察，主要是设计两个方面的内容，即信息的传输和采集。信息的传输是属于光纤通信技术，而信息的采集则是属于光纤传感技术。为了紧跟信息技术的发展，高等学府在教学设计和教学内容的设置上，应随着光纤信息技术的发展而发生变化。在课程设置上应有正确的定位，要通过光纤的基本原理和光器件原理对通讯网络进行阐述和讲解，使学生能够掌握光纤通信的基本原理。只有在原理的基础上方能够对信息的传播和采集有深刻的理解。总之在课程的设置上要把握研究光信息科学发展的基本规律与技术专业人才培养的机制，要以科学的方法为基础，更要把握国内外光纤类学科设置的现状、问题以及趋势，调整光纤类课程的结构体系，建立起基础性强、可操作性强的光纤类学科课程体系[2]。
2 教学课程内容的组织和融合
光纤通讯的人才是具有创新思维和创新能力的高素质、高能力的复合型人才。在光纤系列课程的设置上要针对以上特点并根据光电信息专业人才所需的知识、技术和能力从整体的高度打破传统的教学模式和课程体系，根据行业所需的人才设置光纤类学科课程，进而将其具体化。此外，还应该解决原来各课程中对单一对象和知识进行整合的问题，避免其内容的重复化，重新建立课程结构体系和内容，将教学的内容有机的结合，使其更加丰富。
2.1 理论教学内容的设置
由于光信息科学的发展有着自身的规律，在光纤通讯的课程的设置上要符合这一规律。在课程设置上要将光纤结构知识模块化，只有将其具体的模块化才能更加清晰地进行课程设置，具体分为以下模块：光纤传输理论模块、光纤特性模块、光纤器模块、光纤通信原理模块、光纤通信技术模块、光纤传感原理模块和光纤传感应用模块。见表1。
通过对光纤光学、光纤通讯原理与技术、光纤传感测试技术等三个课程的教学内容进行重新的组织和编排，使这三个课程相辅相成，形成一体。在对各个课程体系安排的同时要对每个课程的侧重点进行明显的突出，使其做到特点鲜明、协调统一。
2.2 实验教学内容的设置
现代人才的培养不仅要强调基础知识、对其创新意识和动手能力都有着一定的要求。实践教学过程已经成为理工科培养人才的重要环节。光信息学科是一门理论与技术相结合的新型学科，对于教学内容的设置上既要有理论知识，同时也要重视实验教学项目。在实验课程的设置上，好的实验仪器是必不可少的，如应配备光纤熔接机、光时域反射仪、光纤信息及传感实验系统等[3]。
（1）光纤基础操作实验。光纤基础实验是学生要掌握的基本实验内容。在实操时要在一定程度上能操作整个实验，这是这个学科实操的重点。基本操作实验是指：光纤数值孔径的性质和测量实验；管线传输耗损性质与测量实验、光源与光纤耦合方法实验、光纤可调衰减器特性实验、光纤隔离器特性及参数实验、半导体激光器和发光二极管特性测试实验、模拟信号光纤传输实验、数字信号光纤传输实验等基础的实验项目。这些实验都是本学科的基础，对学生了解光纤的基础知识有着重要的帮助，应将其内容设置到教学的课程中，要求学生能够掌握。
（2）特种光纤及模式功率分布传感原理实验、光纤分束器参数及MZ干涉仪原理实验、光纤传感的压力测量实验等。这里技术光纤技术实验的内容都为必修的实验内容。
在实验的操作中学校要给学生提供方便，对仪器的操作教师都应尽量地进行实际的指导，并对实验室进行全面开放，帮助学生进行仿真模拟实验。还可以根据学生的特点和兴趣点，选择一些实验项目或者以组单位自己搭建实验系统，这样不仅能够提高高校仪器是使用率，更重要的是培养学生做实验的兴趣和提升学生实际操作的能力[4]。
综上所述，光纤通讯是一个综合性强的学科，对理论和实际操作的能力都有着一定的要求。我们在该学科的设置上要符合光信息科学发展的基本规律，还要结合光信息科学与技术专业人才培养的机制。更要把握我国光纤教学现状以及问题，根据实际情况，构建适合光纤类课程的结构体系。在整个课程的设置方面要强调基础、突出应用。要将理论基础与实践教学相融合，同时教学改革思路也要遵循该原则对整个课程进行设置。要加强实验环节，要运用多种教学手段进行创新教育，使学生对原理知识理解的同时，努力提高对应用环节的操作，培养其动手的能力，使其学以致用。同时要有特色的教学内容，让学生对光纤通讯技术产生兴趣，把枯燥的知识变得有趣，使其适应社会的需求。
参考文献：
[1]敖,马春波,朱勇,敖发良.光纤通信课程教学改革探讨[J].广西教育,2012(11):37-38.
光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展，且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点，其应用范围深入至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等。现如今光纤传感器已经能够对温度、压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量进行测定，发展空间相当广阔。
1. 光纤传感器的基本构成和组成原理
光纤传感器主要由光源、光纤与探测器3部分组成，光源发出的光耦合进光纤，经光纤进入调制区，在调治区内，外界被测参数作用于进入调区内的光信号，是其光学性质如光的强度、相位、偏振态、波长等发生变化成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器而获得被测参数，光纤传感器中的光纤通常由纤芯、包层、树脂涂层和塑料护套组成，纤芯和包层具有不同的折射率，树脂涂层对光纤起保护作用，光纤按材料组成分为玻璃光纤和塑料光纤；按光纤纤芯和包层折射率的分布可分为阶跃折射率型光纤和梯度折射率光纤两种。光纤能够约束引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向向前传播，具有感测和传输的双重功能，是一种非常重要的智能材料。
2. 光纤传感器的类型及特点
光纤传感器的类型很多，按光纤传感器中光纤的作用可分为传感型和传光型两种类型。
传感型光纤传感器又称为功能型光纤传感器，主要使用单模光纤，光纤不仅起传光作用，同时又是敏感元件，它利用光纤本身的传输特性经被测物理量作用而发生变化的特点，使光波传导的属性(振幅、相位、频率、偏振)被调制。因此，这一类光纤传感器又分 为光强调制型，偏振态调制型和波长调制型等几种。对于传感型光纤传感器，由于光纤本身是敏感元件，因此加长光纤的长度可以得到很高的灵敏度。
传光型光纤传感器又称非功能型光纤传感器，它是将经过被测对象所调制的光信号输入光纤后，通过在输出段进行光信号处理而进行测量的。在这类传感器中，光纤仅作为传光元件，必须附加能够对光纤所传递的光进行调治的敏感元件才能组成传感元件。
3. 光纤传感器的应用
光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:
(1) 城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力从而来评估桥梁短期、施工阶段和长期营运状态的结构性能。
(2) 在电力系统，需要测定温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受强电磁场的干扰，无法在这些场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普通光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布式传感能力，利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点的温度，定位精度可达米的量级，测温精度可达1度的水平，非常适用于大范围多点测温的应用场合。
(3) 在石油化工系统、矿井、大型电厂等，需要检测氧气、碳氢化合物、co等气体，采用电类传感器不但达不到要求的精度，更严重的是会引起安全事故。因此，研究和开发高性能的光纤气敏传感器，可以安全有效地实现上述检测。
(4) 在环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面，由于其环境复杂，影响因素多，使用其它传感器达不到所需要的精度，并且易受外界因素的干扰，采用光纤传感器可以具有很强的抗干扰能力和较高的精度，可实现对上述各领域的生物量的快速、方便、准确地检测。目前，我国水源的污染情况严重，临床检验、食品安全检测手段比较落后，光纤传感器在这些领域具有极好的市场前景。
(5) 医学及生物传感器。医学临床应用光纤辐射剂量计、呼吸系统气流传感系统;圆锥形微型fos测量氧气浓度及其他生物参数;用fos探测氢氧化物及其他化学污染物;光纤表面细胞质粒基因组共振生物传感器;生物适应fos系统应用于海水监测、生化技术、医药。
光纤传感器在实践中运用到的例子举不胜举，这些技术都是多学科的综合，涵盖的知识面广，象光纤陀螺，火花塞光纤传感器，光纤传感复合材料，以及利用光纤传感器对植物叶绿素的研究等等；随着科技的不断进步，越来越多的光纤传感器将面世，它将被应用到生产生活的每一个角落。
4. 光纤传感器的技术发展方向
光纤传感技术经过20余年的发展也已获得长足的进步，出现了很多实用性的产品，然而实际的需要是各种各样的，光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要。目前，光纤传感器技术发展的主要方向是。
(1) 传感器的实用化研究。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量，要能够对多种物理量进行同时测量。
(2) 提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度，降低其成本，设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数，即压力、温度，特别是化学参数(碳氢化合物、一些污染物、湿度、ph值等)对光纤的影响。
(3) 传感器用特殊光纤材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。这些将是以后传感器进一步发展的趋势。
(4) 在恶劣条件下(高温、高压、化学腐蚀)低成本传感器(支架、连接、安装)的开发和应用。
(5) 新传感机理的研究，开拓新型光纤传感器。
参考文献
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0 引言
随着光纤光栅制造技术的进步和性能的改善，光纤光栅传感器在传感器领域中会处于越来越重要的地位。传统的 “干涉型”光纤传感器缺点日益明显，而以光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating， FBG）为主的光纤光栅传感器最主要的优点是传感信号为波长调制以及复用能力强，避免了干涉型光纤传感器相位测量模糊不清等问题。光纤布拉格光栅感测技术满足了抗电磁干扰强、可靠性高、易于实现数字通讯方面的测试要求，在切削系统测试数据的自动化管理等方面有广阔的应用前景。
本文首先对基于Bragg原理的光纤光的理论和工作原理作了具体的介绍；然后从技术路线方面分析了在线切削测量主要环节的技术核心；最后对切削力指数公式进行了曲线拟合，得出均方差值，验证了测量重复性；光纤光栅在线检测方法为切削力的精确测量提供了保障，在现代化机加工领域起着重大的作用。
1 基本理论
2 测量原理
光源将某个特定波长的光传输到光纤中，例如，波长的范围在1310nm～1390nm。刻写在光纤内部的布拉格光栅反射该特定波长的光，这部分的光被传输到解调仪中，而另一部分没有被布拉格光栅反射的光到达了光纤的另一端。当光纤Bragg光栅的某一部分受到切削力时，切削力会改变布拉格光栅反射的光的波长，有效折射率neff和光栅平面的周期间隔？撰会受到应力及温度T的影响，引起反射光波长的偏移，波长由λB增加到λ'B。从式（6）可以看出光栅对应变和温度的影响是不一样的。实际应用时，测力装置粘贴FBG位置远离刀尖，几乎不受切削热影响，因此认为FBG的温度不变化，波长的偏移量λB只受切削刀具应变改变的影响，则光纤光栅反射波长的偏移可用式（7）表示。如图1所示为光纤Bragg光栅感测原理图。
3 系统设计与技术分析
通过建立并标定光纤Bragg光栅的应变响应与切削力产生的应变的关系，由Bragg波长的变化测量出应力的变化。光纤布拉格光栅感测系统由光源、FBG、光学变换、光电探测、解调滤波器、PC机、网口和显示输出装置组成，光纤光栅解调最直接的方法是利用虚拟光谱仪。系统的基本构成如图2所示。
加工过程中产生的切削力通过刀杆传递给测力装置内嵌的弹性元件，弹性元件表面粘贴的FBG采集应变量信息，刀具切削引起的应变ε作用于光栅上。同时，光源将光入射到光纤中，由于纤芯折射率周期性变化，使光纤中向前和向后传输的电磁波耦合。光栅周期？撰发生变化，这样就改变了中心布拉格波长λB的大小。布拉格的中心波长λB光谱峰值的移动通过光谱仪中的成像反光镜成像在阵列接收器的接收面上，形成光谱谱面。让整个光谱中任一个微小谱带照射到光电探测器的像元上，探测器将移相后的光信号转换成电信号。然后经过解调滤波，由PC机进行数据处理和分析，最后显示器显示输出或者通过网口实现远传，就可以直接在计算机上确定应力σ的数值。
4.2 测力系统重复性分析
为了验证相同切削用量条件下测量结果的可重复性，试验中主轴转速取200r/min，刀具进给量0.13mm/r，切削深度为0.25mm进行动态切削实验。x、y、z三个方向加载后应变值的测量数据见表5。
5 结论
研究结果表明，Bragg光栅光纤切削力在线检测的测量结果的均方差值很小，测量精度高、可重复性好、分辨能力强。Bragg光栅调制技术创造性地将传感、在线检测、远传原有的技术有机组合，是一种新型的创新技术。接下来的工作将致力于光纤光栅的温度补偿领域，从而使这种先进的技术能够更有效、广泛的应用于高温机加工等工作温度环境十分恶劣的条件。
【参考文献】
1、光纤纤芯，由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体。性脆，易断裂，需外覆保护层。可分为微结构光纤和保偏光纤，可以用来传输数据，涉及主要有军事、国防、航空航天、能源环保、工业控制、医疗卫生、计量检测、食品安全、家用电器等诸多领域。
2、1966年高锟先生在文章中首次提出利用介质光导纤维以光载波传输信息，由此奠定了光纤作为介质传光的理论基础。经过几年的研究，1970年美国康宁公司首次拉制出损耗为20dB/Km的光纤，较大地降低了光纤的传输损耗从此使光纤通信技术的发展成为可能。近年来科研工作者研究发现，由于光纤具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、体积小、易于集成等优点，光纤传感技术成为光电技术领域活跃的分支之一。
3、光纤传感技术涉及领域广泛，主要有军事、国防、航空航天、能源环保、工业控制、医疗卫生、计量检测、食品安全、家用电器等诸多领域。其中涉及到的几种主要传感器主要有：光纤陀螺仪、光纤水听器、光纤光栅温度传感器、光纤电流互感器等各种光纤传感技术。微结构光纤及保偏光纤以其灵活的结构和奇异的特性成为光纤传感领域的中坚力量。
（来源：文章屋网 ）
1.光纤通信技术的现状
光纤通信技术，其促进了我省电力系统通信的发展，当前，光纤通信技术的种类大致可以分为以下几种：
1.1波分复用技术
波分复用技术是指将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输，在接收端将各个不同波长的光信号分开的通信技术。波分复用技术应用特点具体可以归结为以下几点：首先，其充分利用光纤的低损耗波段，增加光纤的传输容量，使一根光纤传送信息的物理限度增加一倍至数倍。目前我们只是利用了光纤低损耗谱（1310nm-1550nm）极少一部分，波分复用技术可以充分利用单模光纤的巨大带宽约25THz，传输带宽充足。其次，传送信号的能力大；它具有在同一根光纤中，可以传送2个或数个非同步信号的强大能力，从而有利于数字信号和模拟信号的兼容。第三，具有较强的灵活性；它可以对已建光纤系统，尤其早期铺设的芯数不多的光缆，只要原系统有功率余量，就可以进一步增容，进而实现多个单向信号或双向信号的传送而不用对原系统作很大的改动。第四，当出现故障时，恢复的速度快；由于光纤数量少，一方面大大降低了建设成本，与此同时，当出现故障时，恢复起来也迅速方便。第五，由于有源光设备的共享性，对多个信号的传送或新业务的增加降低了成本。第六，系统的可靠性提高；系统中有源设备得到大幅减少，这样在一定程度上就大大提高了系统的可靠性。
1.2光纤接入技术
光纤接入技术是指以光纤作为传输介质，采用激光传输技术的接入网，泛指本地交换机或者远端设备与用户之间采用光纤通信或者部分采用光纤通信的系统。根据接入网室外传输设施中是否包含有源设备，其可以分为：无源光网络（PON）有源光网络（AON）。这种光纤所具有的优势：首先，其具有带宽优势，与双绞线和同轴缆相比，光纤的理论带宽几乎是无限的，并且单个波长可以传输10Gb/s，采用波分复用可以传输更高的速率。其次，长距离传输优势；衰减很小，增加光放器传输距离可达数百公里。第三，抗恶劣环境优势，其抗腐蚀能力强，而且不受电磁波等因素的干扰。第四，安全性优势，其盗接线头困难，不易盗听。
2.光纤通信技术在智能电网中的应用分析
智能电网的发展已经日益成为当今国际的共识，中国的智能电网建设为顺应这一国际形势，也在如火如荼的紧张进行着。目前，电力系统已经成功建成了先进的电力专用光纤通信网络，同时传感器的网络发展也势不可挡，两者必将会进一步促进青海省电力系统智能电网的快速发展。
2.1光纤通信技术已经成为智能电网通信网络建设的首选
随着光纤复合电压电缆的成功研制，在智能电网全面建设中，电力光纤到户已经成为当今势不可挡的一种发展趋势。
我们都知道智能电网需要一个高可靠、高带宽的通信网来推动电网的建设和发展。例如：某省某县地区4座供电营业所均已实现光纤覆盖，通信采用2M电路方式；但光纤未覆盖变台、用户表，通信方式主要还以公网GPRS无线通信为主，给日常运维带来极大不便。而我省贵德县主光纤线路已建设完成正好具有带宽高、抗干扰能力强、性价比优等特点，其它通信技术无法比拟的优势，因此，建设智能电网通信网络是最佳选择。
2.2光通信和无线通信的融合是未来的发展趋势
众所周知，光纤通信技术最大的特点就是高速、稳定以及传输距离远且抗干扰能力强等众多优势，而无线最大的特点就是方便灵活，如何将两者的优势充分结合起来一直是技术人员研究的重点。这种需求随着视频通话、多媒体无线接入、P2P文件传送等大容量需求上升而使其变得更加的紧迫，因此，这就在一定程度上使人们意识到光纤和无线的结合必将成为未来的发展趋势。
2.3 更好的实现了电力光纤到户，解决了广大群众上网难的问题
电力光纤到户是一个非常好的概念和架构，它的目的是在接电的同时，把光纤直接入户，这在一定程度上将极大地改善了广大农村地区上网难的问题，我们可以在铺设电力线路的同时，最大可能地实现光纤的接入，为以后的上网需求提供更为便利的条件，同时我们也要充分发挥光纤到户的技术优点和政策优势，尤其是在边远地区，大力推广电力光纤到户，一次性地完成成本投入，争取为以后智能电网在农村全面铺开奠定良好的基础。
2.4功能完备的传感器网络对电网智能化的重要意义
光纤传感器网络是通过传感器来收集信息并借由光纤把相关数据传输到数据中心，然后依托数据中心的数据处理系统对前端传感器采集的数据进行离线或实时处理，并依此执行后续工作，如监测或监控，如果传感器布置在输电线路上，则可以对输电线路的状态进行检测。传感器网络涉功能涉及的方面较多，可能既涉及到光纤传感器网络，也涉及到无线传感器网络，甚至是二者的融合网络，如果这个网络较为完备，那将极大地推进智能电网的发展。例如，分布式光纤温度传感技术的引用。如果在部分地区发生雪灾时，我们引用这种先进的光纤温度传感技术，就能够做到对电力系统电缆、铁塔等设施的温度、压力进行实时监测，从而做到及时的排险，减少国家经济损失。
3.总结
综上所述，我们可以得知，光纤技术作为电力系统中信息传输的重要组成部分，为电力系统提供了容量大、快捷方便以及距离远这种安全可靠的信息传输方式，对我省电力系统的安全稳定的运行起到的重要的作用。因此，我们应该进一步加强光纤通信技术在智能电网中的应用研究，确保光纤通信技术在信息时代所占据重要的战略地位。
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1.光纤通信技术的发展现状
光纤通信技术，对电力系统图通信的发展有着重要的作用。目前来看，光纤通信技术主要包括下列几种分类：
1.1 波分复用技术
所谓的波分复用技术就是将很多包含着信息，而且其波长还存在着差异的光信号进行合并，组成束状，仍然采用单根光纤进行信息的传输，同时在接收出对所接收到的光信号分类进行通信的技术。这种技术有如下几个特点;
第一，波分复用技术将光纤的低损耗波段予以了足够的运用，使光纤的信息传输量大幅增加，将原本一根光纤的信息传输容量进行扩充，相当于以前的几根。现在我们只能用到光纤低损耗谱（1310nm-1550nm）的很少的一小部分，与此同时其还有很大的利用空间等着我们去发展。
第二，是传送的信号功能多，因为只是利用一根光纤就可以传输以前所需的几根，所以同比而言传送的信号也就更大，对于数字信号和模拟信号而言，更具兼容性。
第三，非常的灵活，波分复用技术可以将原来具备的光纤系统，特别是那些芯数很少的光缆，进行极大的增容，可以实现单向或者多项的转化而不用在替换原来的光缆。
第四，如果出现了损害等故障问题，利用波分复用技术可以实现快速的修复，同时由于所需的光纤在数量上要少于原来，所以所需要的投入也会相应的减少，而且光缆少，那么即使出现了故障，修复起来也相对容易。
第五，因为源光设备具有共享性，所以如果增加新业务或者是需要多个信号进行传送，那么在成本的投入上要比以前少了很多。
第六，波分复用系统在稳定性上有很大的提高。因为在系统中大量减少了有源设备的使用，所以使得系统更加的稳定可靠。
1.2 光纤接入技术
所谓的光纤接入技术就是通过光纤作为传输的通道，运用激光传输技术的接入网络，一般将本地交换机或者远端设备与使用者之间所用的光纤通信或使用了部分光纤通信的系统。正常根据接入网室外传输设备中有没有有源设备可以将光纤接入技术分为有源和无源光纤两种。光纤接入技术的特点是：第一，因为管线接入技术有着宽带的性能，将其与双绞线和同轴缆进行比对发现，光纤在理论上来讲有着无限的宽带，同时每一个波长都可以传输10Gb/s，而且传输的频率也更高，这是另外两种缆线所不具备的。第二，光纤传输距离长 ，而且损耗小，如果增加了光放器，其传输的距离也要更远。第三，能够适应恶劣环境，同时防腐性能强，还不容易受到电磁等因素的干扰和破坏。第四，稳定性高，安全性能好，不容易被盗和窃听。
2.在智能电网中应用光纤通信技术
随着科技的发展，智能电网也得到了更多的关注和重视，我国在智能电网的建设上借助经济发展的有力支持，也开始迅速的建设开来。现在，在我国的电力系统中，电力专用光纤通信网络已经完成了建设，并投入到使用中区，而且传感器的网络发展也是急速发展，两者的共同进步和发展对促进电力系统智能电网的建设和发展有着非常重要的作用。
2.1 在智能电网通信网络的建设中运用光纤通信技术
光纤复合技术成功被开发以来，电力光缆就成为了智能电网建设过程中必不可少的关键环节。
智能电网无论是在建设还是在使用过程中，都离不开通信网络的支持，这个通信网络还必须具有稳定性和容量大的特点。比如：某地区的6座供电营业厅已经实现了光纤的全覆盖，而通信的电路全部采用2M，可是光纤并没有覆盖到变台、用户表，其所用的通信方式也仍然沿用GPRS无线通信，对日常的维护和运转提供了很大的麻烦。而如果全部采用主管线路线，那么引起具备宽带高、抗干扰强、性价比高等特征，这些特点是别的通信技术根本就不具备的，所以，可以这么说，想要建设智能电网首选光纤通信技术。
2.2 光通信和无线通信的融合是以后的发展的必然趋势
光纤通信最显著的特点就是速度快，而且稳定安全，抗干扰能力强，而无线设备的最显著特点就是使用方便灵活，如果将两者的特点结合起来，那么就实现了通信技术的完美。所以很多的科研技术人员正在研究这一问题。特别是视频通话、多媒体无线通信传播、P2P文件传送等被广泛的应用，将上述两种技术融合的问题也越来越被人民所广泛的需要，所以，人们已经明白两者融合是未来通信行业发展的必然趋势。
2.3 有效解决了百姓上网难的问题，实现了光纤入户
实现电力光纤的入户是一个很好的理念和设计，这样做就是为了实现在接电时将光纤入户，从而对广大农村上网难的问题得到根本上的解决，在进行电力线路铺设的同时，就尽可能的将光纤入户，如果以后有需要的就可以直接接入，免除后续重新铺设的问题。与此同时，要对电力光纤的优点和政策优势进行宣传，特别是对一些偏远农村，实现一次性入户，可以减少投入的成本，同时为了以后进行智能电网打下了坚实的基础。
2.4 对电网智能化而言传感器网络是否功能完备是非常重要的
光纤传感器网络就是利用传感器进行信息的收集，同时将这些数据通过光纤传输到处理中心，再通过数据处理系统将信息进行及时处理或者离线处理，为后续的工作做基础。比如在进行检测和监控的时候，如果在输电线上布置了传感器的装置，可是实现检测输电线状态的作用。传感器网络所具备的功能比较多样，可涵盖光纤传感器网络和无线传感器网络，甚至是将两种融合在一起的网络也可以。如果这个网络非常的完备，那么对职能电网的发展就有着非常大的推动的作用。比如，运用分布式光纤温度传感技术。一旦有的地区发生了雪灾等情况，那么通过这种技术，可以对电力系统电缆、铁塔等设备在压力和温度方面实现实时的监测，能够及时的发现问题，保障国家和人民的生命财产安全。
3.总结
通过上述的分析可以看出，在电力系统中光纤技术的运用可以有效解决信息传输的问题，同时因其具备容量大、方便快捷等特点，使得信息传输更加的稳定和安全，对电力系统的安全稳定运转提供了重要的保障作用。所以，在科研方面，要进一步强化对光纤通信技术在智能电网中的应用的探究，将光纤通信技术作为信息时代最重要的手段。
参考文献
【关键词】物联网 大容量光纤光栅 传感网络
1 物联网概述
物联网是一种物与物之间进行网络互联的指称，即The Internet of things。最早提出物联网的是研究射频识别的Ashton教授。物联网经由欧盟信息部门定义，是指一个基于标准，具有自组织的，通信协议的，虚拟以及物理的虚拟特性、物理属性、智能接口和身份标识，与信息网络联接并整合，具有全球性质的动态网络。
互联网是物联网的基础，是基于传感网以及互联网的进一步扩展，作为网络终端的各种物品，其信息可以进行交换。主要由以下三个特征来体现物联网的本质：其一，物联网的互联性，互联性就是指物品通过联网可实现互通；其二，物联网的通信与识别性，联网的物品能够进行互相通信以及自动识别；其三，物联网的智能化，智能化是指物联网具有智能控制以及自动化的网络功能。物联网时代，将是一个人与人，物与人，物与物可在任何地点、时间内进行通讯的时代。
1.1 物联网的应用
物联网在现实生活中用途多，涉及领域广，包括有平安家居、医疗护理、智能交通、食品溯源、公共安全、工业测控、政府工作、智能消防、水质监测、环境保护等多方面领域。有些领域方初步应用物联网，而有些领域应用时间已久，较为妥当。
如，涉及安全防护的物联网应用，国际机场防入侵系统中物联网传感系统的应用，传感节点遍布空中、地上以及地表各个方位，便于探测。再如照明控制方面物联网的应用，无线路灯照明节能技术实现了能源节省方面物联网尝试性的成功。在物联网移动方面，消费者可通过手机扫描二维码、条形码的方式，进行商品比较、网上筛选并进行交易。电子商务与智能手机的结合，实现了手机物联。
1.2 物联网的构成
从技术角度来看，物联网可分为网络层、感知层和应用层三个层次。同样也可以将这三个层次表述为信息传输系统、传感系统以及专家系统。信息传输系统是由有线、互联网、网络和网络管理层、无线通信网以及云计算平台构成。信息的获取是通过处理和传递感知层来实现。传感系统，也就是所谓的感知层，传感系统由传感网络以及各类型传感器组成，其中包括有GPS、摄像头、读写设备、RFID标签、湿度传感器、温度传感器等终端。传感系统是进行信息采集、物体识别的系统。专家系统，也称之为应用层，专家系统是用户和物联网的接口，同时根据不同的行业进行不同接口的结合，以实现物联网应用特定化。
2 物联网与光纤传感网络
2.1 物联网与传感网络
基于计算机互联网以及传感网络，物联网因此而建立起来。物联网中，最为基础的技术是传感网络，是实现物品智能互联的关键因素。传感网络是集成有数据处理单元或传感器构成的有线或是无线的随机分布的网络。其中就有光纤网络，探测内容多样，有噪声、温度、光强、应变、运动速度、物质成分等分布于空间的具体参数情况。关于静态物质的传感测量，可通过固定传感网络与电子标签的关联，进行传感。而对于动态物质，可以运用传感网与动态物质进行信息的交流。不论是静态物质还是动态物质，传感时所采用的技术手段相似，其基本原理都是对物体属性的空间分布进行表述。
2.2 物联网与光纤传感网络
从物联网的建设要求看，物联网构建是以传感网络为根本。物联网由光纤传感网络组成，传感器大规模阵列的制作，常因光纤的低成本，使整个结构制作轻便，光纤材质轻巧且柔韧，直径小，因此能够在待测物体的内部和不同弯曲部内进行敷设，光纤传感器，可实现以一对多的测量，这种特点对信息综合下的物联网传感要求很是重要。光纤传感，基于光信号传播速度快的优势，有助于信息在物联网中的处理中加快速度。
3 光纤传感技术相关理论
3.1 光纤光栅的基本理论
光纤具有敏感特征，尤其是对于紫外光。掺杂粒子的光纤芯层，经过紫外光照射，会使轴向上纤芯折射率发生周期改变，光纤光栅因此而形成。传输矩阵理论和耦合模理论是光传输在光纤光栅征产生研究的一般原理。基于理论，对光学参数与光栅结构之间的关系进行分析。耦合理论的基础是在理想波导与电磁场的麦克斯韦方程两者的微扰条件下，模边界条件、慢变振幅近似，使用波导，形成一定的调制光场，然后进行相应推导而得出。
3.2 光纤光栅传感解调技术
基于传感原理，通过对中心波长移动的测量，来实现光纤光栅传感系统的解调。主要的光纤光栅传感解调技术有：匹配光纤光栅滤波法、可调F-P干涉滤波法、非平衡M-Z干涉仪法。相关的实验检测结果得出，其中心波长由应变和温度引起的波长移动量变小，因此精确检测中心波长移动量，是系统测量精度的根本要求。所以光纤光栅传感技术中的解调技术最是关键。
参考文献
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传统的传感器是以应变－电压为基础，以电信号来反映结构应变的变化，并借助导线传输。因此，传统传感器易受到电磁场和使用环境的影响。另外，由于电阻传感器和导线的金属易腐蚀性，难以实现长期监测和实时监测。这些传统传感器的局限性严重地制约了其应用，无法满足现代隧道建设中监控量测的需求，而以光纤传感技术为基础的光纤传感器不但可以替代传统传感器的作用，还可以很好的弥补传统传感器的上述缺陷。
1光纤传感器在隧道施工过程中监控量测
光纤传感器以其材质和工作原理上的优越性，具有受环境干扰小，传输损耗低，连接方式丰富(可将多个传感器并联输出)，导线价格低等优点，可以大大提高隧道监控量测的准确度和工作效率并可以降低工作风险和监测成本。隧道的监控量测包括必测项目和选测项目，其中的必测项目主要包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉和地表下沉。必测项目中的这四项在隧道的监控量测工作中一般均需要做测试，这些项目一般通过观察、描述和光学测量仪器如水准仪、全站仪等进行监测，所以，隧道监控量测的必测项目一般不采用光纤应变传感器。选测项目中的锚杆内力量测、围岩体内位移量测、支护及衬砌内应力和表面应力量测、围岩压力及两层支护间压力量测、型钢支撑内外力量测可以通过布设在待测点的光纤应变传感器进行量测。光纤应变传感器在这些项目上的应用不但可以高效准确的进行监控量测，还可以一直将监测工作随着隧道从建设到运营进行长期全寿命实时监测，这一点具有传统传感器无法比拟的优势。
2光纤传感器在隧道火灾报警系统中的应用
光纤的光栅栅距和折射率会因其周围环境的温度变化而发生变化，这种变化会对应地引发光纤光栅的反射谱以及透射谱的变化。通过解调仪将光纤光栅的反射谱或透射谱发生的变化检测并读取显示出来，则得到了光纤光栅周围环境温度的变化数据，通过程序中设定的温度控制阀值和报警装置就可以对隧道内的温度进行实时监测和火灾报警。
(1)隧道内火灾发生的原因。隧道火灾一般由车辆、货物的着火以及交通事故起火而引发，而车辆油箱内的燃油和车辆所载易燃货物则为火灾的发生提供了物质条件。隧道内部发生火灾后，燃油和货物的燃烧会迅速释放出大量的热，并伴有大量的有毒气体和浓烟雾，同时隧道内部温度随之而迅速升高。
(2)光纤传感器的系统组成。光纤光栅感温火灾报警系统主要是针对所监测隧道内部温度的异常升高进行实时测量，显示温度并判断温度是否过高而进行及时报警。主要由光纤光栅感温探测器、解调系统、报警装置、传输光缆和计算机组成。
(3)光纤传感器在隧道内的布设和安装。光纤传感器在隧道内部的布设间距应根据隧道的长度来计算确定，间距太密造成工作量和成本的的浪费，太疏则会影响火灾探测的灵敏度和准确率。当隧道长度介于500m和10000m之间时，光纤传感器的纵向间距不能大于7m;当隧道长度超过10000m时，光纤传感器的纵向间距不能大于8m。光纤传感器应布置于距离隧道拱顶20cm左右的位置，并沿隧道纵向呈直线排列。光纤传感器应在隧道拱顶沿纵向用钢绞线进行固定，以便在不影响隧道内交通的情况下有效监测和预报火灾。对于长隧道和隧道群，由于工作人员观察室距离传感器距离较远，通常需要将光纤传感器测得的温度信号通过光缆远程传输到设备处理器，所以其布设方法和连接方式应按照隧道内车道数的不同而采取不同的方式方法。对于单车道和双车道的交通隧道，光纤传感器可在隧道内断面中央进行单排纵向布设;而当隧道行车道数量多于2时，光纤传感器在隧道内断面中央应按照双排进行纵向布设。双排布设时，两排传感器应交错布置，以便增大光纤传感器的感应机会。
3光纤传感器在隧道健康监测中的应用
隧道健康运营过程中最主要的病害就是隧道的衬砌结构劣化，其表现为衬砌的开裂、掉块、错台、和渗漏水等方面。隧道病害除了降低隧道的安全性、耐久性及其使用性能等外，如不及时发现和处治还会诱发其他更为严重的病害，甚至会缩减隧道的使用寿命。因此对隧道二次衬砌的全寿命监测就显得尤为重要。隧道二次衬砌病害的传统检测技术主要通过地质雷达、地震波法、CT等实现，这些方法可探明某时某刻隧道衬砌的情况和其周围的围岩情况，但无法对隧道内衬砌和围岩情况的变化进行实时监测和报警，同时传统监测由于需要组织大量人员设备进入隧道进行监测工作，不可避免的会影响甚至中段隧道交通。分布式光纤传感技术具有远程、精度高、耐久性、实时性和成本低等特点，将其布设在二次衬砌之中可对隧道衬砌结构的健康情况进行长期、实时的监测。该技术可自动进行，不会对交通造成干扰，并且其实时输出的数据信息可以让隧道工作人员随时掌握隧道的健康状况。光纤监测网的布设需要对隧道的围岩等级、围岩应力水平及经济性等进行综合考虑。沿隧道横断面布设的光纤传感器应根据围岩等级来确定其布设的环向间距，即传感器的环向间距应随着隧道围岩等级的增大而相应减小，并在隧道洞口附近适当加密布设。布设好光线监测网后，根据传输需要将传感器按照一定的连接方式组合，通过光缆将光线应变传感器连接到解调仪上进行监测。
4结论
光纤应变传感器以其相较于传统传感器的诸多优势而被广泛应用于隧道中。在隧道施工过程中，光纤应变传感器可以准确监测隧道结构的受力和变形情况，从而为隧道的安全施工保驾护航;在隧道火灾检测报警方面，光纤传感器以其自动化和网络化的特点提供良好的服务，从而预防火灾和减少火灾造成的损失;在隧道健康监测方面，光纤传感器可以实时监测隧道衬砌结构并进行长距离传输，从而使隧道的全寿命健康诊断与评估成为了可能。
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光在光纤行业中传播的基本原理，光纤分为单膜光纤及多膜光纤，单膜光纤非常细：5～10μm，而且传递的模式多，折射率分布不一样，光走的方向不同。光纤的特性：波长与光路垂直方向散发能量最小干涉型用单膜光纤包括电气特性，物质特性，结合特性及其图像特性。
光纤应用于石油探测器方面，油中含水检测传感器及测量装置，及油、气、水，及油水界面部都广泛的应用光纤技术。例如立式罐光源电路；光纤光栅压力表利用LED探测器PIN。卧式罐激光器电路原理，当激光器发光的光强提高，探测器接收的光强增加。强度型光纤传感器应用中国石油行业，测油罐的工作温度，它的工作条件，抗震且耐腐蚀，不受油罐中杂质的影响，并能自动清除杂质，且温度误差修正为正负1摄氏度。反射式光纤传感器也应用于加油站贮罐检测系统。
光纤应用于各种传感器的设计中，光纤光栅压力表，差压传感器。汽车水箱温度报警器差压式光纤光栅压力表，利用的不是差压光纤光栅压力表，是质量密度，重力加速度的概念，必须测温度，校正质量密度求出Gt，比重计直接测出Gt，初始安装的位置表示两种液体的界面，表示液位的变化值。液体的分界面测量原理（利用压差表，压力表，正负压室及受力状态）。例如大庆某公司利用的压力表流量计。
光纤传感器技术应用于家用燃气报警器，其检测对象：人工煤气、天然气、液化石油气，一氧化碳气及不完全燃烧产物，主要功能是声光报警，故障诊断报警，报警输出控制主要利用单膜光纤及耦合器电源等等。
光纤适用于仪表技术；电膜测与仪表，传感器技术等。它的精度非常高。向各行各业提供测量仪器。光纤技术还广泛的应用于服装鞋帽等，其中包括鞋业制造，测量等。光纤还适用于机械行业中。比如测量内螺纹垂直度，表面粗糙度。在医疗，计划生育，美容及化妆品行业得到广泛利用。
根据国内单模的光纤可以拉，多模的光纤不能拉，所以，一般敏感型选择单模的光纤，依据光纤的特性：传输特性，波长，光斑尺寸，激光传播的距离，垂直方向损耗最小，是用透镜无法比的，而且光纤越粗损耗越大，电绝缘，不受磁场干扰，耐高压及核辐射。光纤的物质特性抗拉（2公斤），弯曲不折（环境：-20至100度）特性不改变，结合的特性；光纤有接头，有耦合和电缆一样，温度敏感光纤，压力敏感光纤，应用于仓储防盗、文物保护、国家机密、银行、证券、大型商场、航空航天等行业。
图像的特性，解决了机械行业的小孔测量问题，内螺纹测量问题，利用光纤技术做防水人体秤、机、用光纤制造公路铁路与交通部门联系，光纤的优点是省电。
反射式光纤传感器的总体应用；加油站储罐检测系统，接触介质材料熔化液体加保护套不锈钢，接口尺寸；径向；应用于卧式罐检测系统，加油站检测压力传感器。利用光纤理论、光纤排列、结合机械结构来完成。
光纤的排列误差，带来系统误差靠标定，分别对几个温度量及几个压力值进行运算。
光纤传感器：干涉型的百分之三十应用于工业。光强型：形成产业和生产力，马赫干涉仪；光纤陀螺仪和制导系统的应用；利用温度，容量、过程控制，它用于国防科技。光纤科技应用在医学上也是很常见的，用于计划生育、优生、优育；用光纤小镜检测准备怀孕的妇女排卵是否健康。光纤测量应用于鞋业制造、制衣等行业；可测量出人脚的每一个截面的尺寸组合起来组成一个曲面、准确的做出鞋来。例如：内高跟鞋等等。制衣也同上理论，可以做立体设计、裁剪。
单光源推动多回路参数巡回检测：光耦合器――光纤――光耦合器――激光光源115/系列差动电容――微功耦合电路――LED――O/E――计算机――为PPM调制系统。
光纤链、光纤通信、光纤传感器网络系统与信息传输的应用；光纤链：由信息采集E/O、信息传输OF、信息处理OE组成；分为单功能、双功能。
光纤总线：本地监控中心――过程控制中心――分控中心――随时监控计算机系统。建设总线程序包括任务来源、设计阶段、施工图纸、准备阶段、施工阶段、竣工阶段。
1 光纤传感器的设计
油中含水检测传感器及测量装置的设计主要包括含油多少、含气多少，若油含水百分之二或者含水更多就击穿了，油、水、气三相流传感器检测系统是一场检测系统的革命。
浓度计：光纤浓度计的设计：反射式：利用给的后像散射原理，相变点随液体性质而改变、根据不同的液体：一个探头一探，就知道油、气、水，油水界面（应用光纤）用什么方法检测油包水或水包油呢利用光纤界面、角位移；线位移变成角位移，轴带着码盘运动。
2 差动式光纤光栅压力表设计
2.1 差压式传感器
模合位移：50・40・4=8000（8米）
50・40・5MM加0、01的压力模合位移0、5%；
2.2 光编机O/E、E/O
2.3 计算机、单片机
差压的概念：P1>P2，压力P=BGH B：密度 G：重力加速度 H：液位 用三块表求出液位。
H=（P1-P3/P1-P2）BG P=BGH P=（P1-P2）=BGH
h=（P1-P3）/（P1-P2）
光纤光栅压力表（与大气压或压差AP）
显示压力值P1、、、、、、Pn（实测值）
显示温度值T1、、、、、、Tn（实测值）
计算体积：Vt=质量/体积・密度=M/GT M=Vt[1-r/B20（t-20）]B20F 则M=VtGt
式中：M-液体石油产品在空气中的重量；B20-液体石油产品在20度时的密度；r-液体石油产品温度系数；Vt-液体石油产品在20度时的体积；Gt-液体石油产品在t度时单位体积的重量；F-在真空中质量换算成空气中重量的换算系数。H=P/Gt+h0（初始电装位移）。
反射式光纤传感器总体结构设计：卧式罐检测系统，加油站检测压力传感器：光纤排列光桥理论，启动LED1工作PD1、PD2全收到信号。
启动LED2： X1=P1・K1・I2・M2 Y1=P1・K1・I11・M1
得出两个电流和两个透射率，P1D1发射的光要耦合到PD2的上面
X2=P2・K2・I22・M2 Y2=P2・K2・I12・M1 S=X1・Y2/Y1・X2=P1・K1・I21・M2・P2・K2・I12・M1/P1・K1・I11・M1・P2・K2・I22・M2=I21・I12/I11・I22
0 绪论
光纤通信与光纤传感技术的研究始于20世纪60年代。光纤传感技术是以石英光纤或塑料光纤作为信息的传输媒介，信号光作为信息的载体，利用外界环境因素的改变使得光在光纤中传播的波长、光强及相位等特征物理参量发生改变，从而对外界因素进行传感测量的技术[1]。
1 光纤传感器的分类
光纤传感器具有多种分类方式，根据传感原理可分为功能型传感器和非功能型传感器。功能型光纤传感器也叫传感型光纤传感器，光纤直接作为敏感元件；非功能型光纤传感器也叫传光型光纤传感器，光纤只作为传输光信号的媒介，需要利用其它的光敏元件来感知外界环境的变化[2]。
2 光纤传感技术的发展
2.1 干涉型光纤传感器
当环境介质的折射率发生变化（如振动或温度变化等引起），传感光纤经过此处时的光波相位会发生变化。对传感光纤中的相干光进行相位调制，检测段处就可以观察到外界环境变化带来的干涉结果的变化，这就是干涉型光纤传感器的工作原理。目前最常用的干涉型光纤传感器有：迈克尔逊（Michelson）干涉型光纤传感器、马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉型光纤传感器、法布里-珀罗（Fabry-Perot干涉型光纤传感器、萨格纳克（Sagnac）干涉型光纤传感器。
与传统光纤干涉仪传感器相比，全光纤M-Z干涉x传感器的结构更为简单。在同一根光纤上制作两个相隔一定距离的光纤结构，使不同模式之间形成干涉，构成光纤内的M-Z干涉仪，因不需要耦合器，具有制作简单，成本低，尺寸小，灵敏度和稳定性高等显著的优点。
2013年，Hu Liang等人[3]将一段液体填充的光子晶体光纤熔接到单模光纤上，构成了一种M-Z干涉仪，其温度和力传感的灵敏度分别为16.49nm/°C和-14.595nm/N。2014年Wen-Hui Ding等人[4]通过在单模光纤尾端熔接一小段光子晶体光纤，制成一种光纤F-P型温度传感器，在25到300°C范围内温度响应灵敏度达到-0.011nm/°C。
2.2 光纤光栅传感器
根据光纤光栅周期的长短，将光栅分为光纤布拉格光栅和长周期光纤光栅。光纤布拉格光栅的光谱是向前传输的光与反射回来的光，即传输方向相反的模式之间发生耦合。长周期光纤光栅的光谱是同向传输的纤芯基模与包层中的高阶模之间的耦合，因而也叫透射光栅。光纤光栅的布拉格波长可以表示为，有效折射率neff和栅格周期？撰受温度和应变的影响，布拉格波长会随温度？姿Beagg=2neff？撰和应变的变化产生漂移，这就是光纤光栅传感器的原理[5]。
2010 年，Yan Feng等人[6]制作了光纤光栅温度传感器，实验表明在35到95°C的温度段，温度响应灵敏度为0.02nm/°C。2013年，Xinpu Zhang等人[7]利用多模光纤光栅多峰的特点，解决了在光纤传感领域一直困扰大家的温度、折射率等多物理量的交叉敏感问题。
2.3 光纤SPR传感器
光纤表面等离子体共振（Surface Plasmon Resonance，SPR）传感器是一种将光纤作为激发SPR效应基体的新型传感器。传统光纤SPR传感方式主要有在线传输式和终端反射式，光纤传输模式的能量基本集中在纤芯区域，为保证 SPR效应的产生，无论采用哪种方式，都需要去除其部分包层，在纤芯表面镀上金属薄膜。利用光在纤芯-包层界面发生全内反射时产生的SPR效应，通过传输损耗谱的峰值变化来分析待测样品的参数变化。
20世纪90年代，新型光子晶体光纤（Photonic Crystal Fiber，PCF）[12]开始进入科研人员的视野。2006年，Hassani 等人提出了两种基于PCF的SPR传感器[8]，在 PCF的第二层空气孔内壁镀上金属膜。空气孔中填充的待测液体与金属膜激发的表面等离子体模式发生耦合，仿真结果表明这种传感器的分辨率能达到10-4RIU。
3 光纤传感器的应用
由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘性好、抗电磁干扰等诸多优点，光纤传感器已经在很多领域被广泛应用。
3.1 土木工程中的应用
光纤传感器能对钢筋混凝土结构进行无损伤实时监测，因此光纤温度、压力传感器被广泛应用于桥梁，隧道的裂缝、错层以及水利大坝的渗漏和边坡变形监测，从而及时发现并排除安全隐患。
3.2 电力系统中的应用
我国地域广阔，各地地理环境和温度差异很大，光纤电流传感器和电功率传感器形成阵列网格排列，对错综复杂的线路实现分布式监控，监测电力传输网络中的温度、电压和电流等参数，保证电力传输的稳定性以及安全性。
3.3 工业生产中的应用
光纤传感器的耐水性、电绝缘性好，耐腐蚀、抗电磁干扰，特别适合在易燃易爆及强电磁干扰等恶劣环境下使用，因此可以应用于煤矿生产中的井下气体浓度监测及油气井开采过程中油、水、气等生产参数的动态检测。
3.4 生物医学中的应用
光纤传感器有不受射频和微波的干扰，绝缘性好等优点，同时对生物体有着良好的亲和性，因此光纤温度、压力传感器被应用于生物医学等领域的PH值测量、血液流速测量、医用图像传输等方面。
4 结语
随着科技的不断进步，综合人类发展的需求，光纤传感器在未来几年有以下几个发展趋势：1）全光纤微型化，整个传感部分仅由一根光纤组成。2）实时化测量多个参量，通过一个传感器实现多个参数的同时测量，并能消除交叉灵敏度。3）光纤传感器的智能化，传感器形成分布式阵列网格，提高信息采集的精确度和效率，实现无线传输和远程监测。可见，光纤传感器有着更为广阔的应用前景，需要人们不断探索。
【参考文献】
[1]周金龙.新型光纤光栅技术及其在光通信与光纤传感方面应用的研究[D].厦门：厦门大学，2008：1-118.
[2]张丽.光子晶体光纤传感器的传感特性研究[D].天津：天津理工大学，2014：1-56.
[3]陈金平.基于Mach-Zehnder干涉的光纤传感器的特性研究[D].宁波：宁波大，2014：1-56.
[4]赵娜，等.基于光纤粗锥型马赫-曾德尔干涉仪的高灵敏度温度传感器的研制[J].光谱学与光谱分析，2014，34（6）：1722-1726.
[5]李涛.光纤光栅湿度传感器的研究[D].杭州：中国计量学院，2012：1-67.
