光纖傳感器是將來自光源的光經(jīng)過光纖送入調制器，與待測參數(shù)與進入調制區(qū)的光相互作用后，發(fā)生變化，在經(jīng)過光纖送入光探測器，經(jīng)解調后，獲得被測參數(shù)。光纖傳感器具有工作可靠，使用方便靈活，成本具有競爭優(yōu)勢的諸多優(yōu)點。
在現(xiàn)今，越來越多的領域應用到光纖傳感器，而如何更好的應用光纖傳感器一直是業(yè)界技術人員研究的焦點。英國領先特種光纖制造商Fibercore公司的chrisEmslie博士日前闡述了新興公司Insensys如何利用他們的產(chǎn)品發(fā)展出針對從船舶到石油管道的不同應用的光纖傳感器。
特種光纖通常用于光放大器，光纖陀螺以及水聲設備中。然而光纖的輕便，靈活以及可靠的特性也使之在風輪，帆船的桅桿以及市政工程等中的傳感器上找到應用場合。由于光纖免受電磁干擾，因此可以工作于可能產(chǎn)生熱和電火花的危險環(huán)境中。利用塑料膠帶在生產(chǎn)或者現(xiàn)場施工時輕易地塑造成各種形狀。盡管光纖傳感技術還沒有引起世界的普遍重視，對于光纖傳感代替?zhèn)鹘y(tǒng)電子測量的好處的認知卻與日俱增。光纖壓力和溫度測量的領先公司已經(jīng)開發(fā)出易于使用，可靠同時經(jīng)濟有效的傳感器。
為獲得在各種場合同樣表現(xiàn)優(yōu)異的特種光纖，Intensys公司開始尋找世界領先的特種光纖制造商Fibercore公司的幫助。Fibercore在特種光線領域已經(jīng)有著20年的經(jīng)驗，在為客戶提供某些高品質的先進單模光纖領域享有盛譽。Intensys公司VPMarkVolanthen解釋說：“我們的主要目的是提供能夠工作在世界最遠角落，能夠忍受極端氣候條件的可靠的傳感器。這就是我們需要和擁有ISO9000品質認證，擁有嚴格的品質保證程序的供應商和作的理由。Fibercore正是這樣的可以信任的公司。我們和他們討論了我們傳感器的詳細需求，他們能夠提供我們詳細的信息，合適的光纖，從而讓我們推出性價比超過電子傳感器的產(chǎn)品。為實現(xiàn)在更遠的距離部署傳感器，或者實現(xiàn)更高的精確度，F(xiàn)ibercore建議我們采用光纖光柵技術(FBG)以及合適的摻雜以改變光纖的折射率和感光率。”
通過紫外光照射光纖纖芯的方法可以制作FBG。紫外照射導致了玻璃折射率周期性地調制效應。這種周期性決定了光柵只反射特定波長的光，因此可以用來制作光線濾波器或者反射器。通過將光纖光柵和適當?shù)目梢詫е轮芷谧兓恼T導機制配合，就可以監(jiān)視包括應力，溫度，震動和壓力等在內的許多物理量。Fibercore通過和Insensys的合作可以提供具有獨特數(shù)值孔徑NA和模場直徑MFD的光纖，可以在減少光纖損耗的同時保證足夠的感光效應。由于不用傳統(tǒng)高NA小MFD光纖需要的復雜高成本的可拆卸連接器，Insensys的產(chǎn)品更可靠，也更便宜。Fibercore公司在最初的產(chǎn)品設計階段就開展和Insensys的合作，因此可以推薦最合適的光纖解決方案。這種合作通常在行業(yè)內是鳳毛麟角的事情。

有了Fibercore的支持，Insensys還可以對應用在多傳感器系統(tǒng)中的特種光纖進行優(yōu)化選型。類似石油管道一類的應用通常需要可以分布在很長距離內的多個傳感器系統(tǒng)的使用。這通?？梢岳脗鞲衅麝嚵械男问?，將各個單個傳感器的輸出通過時分復用(TDM)的方式復合起來。TDM是一種多個數(shù)據(jù)流或者信號利用不同的時間隙來混合到一個信號通道中傳輸?shù)募夹g。同波分復用WDM技術所采用的不同信號不同波長的機制不同，TDM利用同一波長支持所有的數(shù)據(jù)通道，因此不需要可調激光器等復雜昂貴的光器件。用此技術制作的傳感器因此更便宜。

Insensys的系統(tǒng)采用的就是TDM技術，這是唯一的允許100多個傳感器部署在一條光纖上的應力傳感系統(tǒng)，全程測量范圍達到+/-6000微小應力指標，無需光開關或者多段光纖。與此相對比，WDM光傳感系統(tǒng)的傳感器個數(shù)由于受可用波長數(shù)的限制而受到限制。Insensys成功在2003年開發(fā)出光纖應力傳感器和溫度傳感器，并取得了廣泛應用。由于傳感器可以利用塑料帶塑造成不同形狀，它們可以被粘貼在被監(jiān)視物的表面，這一過程可以在制作前也可以在制作后。海上應用的傳感器就通常采用這種表面貼裝方法監(jiān)視負載的變化。對于一些大型船舶，這種系統(tǒng)可以在早期給出過載告警。對于競賽用的船舶，由于可以給出關于風速，風向，船舶狀態(tài)的數(shù)據(jù)可以幫助運動員更有效地比賽。

最近一段時間，傳感技術開始用于檢測和優(yōu)化風力發(fā)電風輪系統(tǒng)。作為發(fā)展最快的能源技術，風輪的尺寸越來越大。這些風輪通常體積巨大，又安裝在比較遙遠的地點。監(jiān)視工程師需要實時了解這些風輪的狀態(tài)。傳感器通常在風輪組裝的時候很容易安裝在風輪上。

石油和天然氣工業(yè)也處于成本和安全的考慮開始應用傳感器。光纖傳感器沒有絲毫電路連接，不產(chǎn)生熱量，只利用很少的光能，這些特點使光纖傳感器成為危險環(huán)境下的理想選擇。光纖傳感器還可以用于關鍵生產(chǎn)設備的長期高可靠穩(wěn)定的監(jiān)視。這些傳感器幾乎不受水中的高壓影響，可以用于深海設備的安裝和監(jiān)視。

Insensys的傳感器還廣泛用于橋梁，公路，隧道，水壩等市政工程中。不僅用于監(jiān)視應力和溫度，他們還可以監(jiān)視地基移位，疲勞和傷害。同時由于這些數(shù)據(jù)可以實時采集，還可以方便建筑物管理者的維護工作，降低定期檢查等的成本。

當大多數(shù)人還將特種光纖的應用局限在通信和國防應用的時候，F(xiàn)ibercore就幫助Insensys找到了傳感應用這個市場。今天，單模光纖不僅用于石油和天然氣工業(yè)領域，還在幫助我們實現(xiàn)可再生能源的夢想。盡管Fibercore和Insensys這樣的合作在業(yè)界很少見，但是合作不僅對雙方有利，對最終消費者也非常有利。Insensys的傳感器因為可靠，使用方便同時適應各種現(xiàn)有結構而廣受贊譽。最重要的這是一種替代傳統(tǒng)技術的經(jīng)濟的解決方案。