光纖傳感器倍受青睞 應(yīng)用前景廣闊

傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中，光纖傳感器這個傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能;絕緣、無感應(yīng)的電氣性能;耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方(如高溫區(qū))，或者對人有害的地區(qū)(如核輻射區(qū))，起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所感受不到的外界信息。

光纖傳感器是以光學(xué)量轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，以光信號為變換和傳輸?shù)妮d體，利用光導(dǎo)纖維輸送光信號的一種傳感器。光纖傳感器主要由光源、光導(dǎo)纖維(簡稱光纖)、光檢測器和附加裝置等組成。光源種類很多，常用光源有鎢絲燈、激光器和發(fā)光二極管等。光纖很細(xì)、較柔軟、可彎曲，是一種透明的能導(dǎo)光的纖維。

光纖之所以能進(jìn)行光信息的傳輸，是因?yàn)槔�用了光學(xué)上的全反射原理，即入射角大于全反射的臨界角的光都能在纖芯和包層的界面上發(fā)生全反射，反射光仍以同樣的角度向?qū)γ娴慕缑嫒肷�，這樣，光將在光纖的界面之間反復(fù)地發(fā)生全反射而進(jìn)行傳輸。附加裝置主要是一些機(jī)械部件，它隨被測參數(shù)的種類和測量方法而變化。

據(jù)來自ElectroniCast的最新報告數(shù)據(jù)顯示，從2012年到2017年間，全球光纖傳感器(包括點(diǎn)分式和分布式)消費(fèi)值的平均年增幅高達(dá)20.3%，其年消費(fèi)值將從2012年的15.8億美元增長至2017年的39.8億美元。

然而，美國占據(jù)全球光纖傳感器的絕大部分市場份額。據(jù)相關(guān)資料顯示2007年美國光纖傳感市場價值為2.35億美元，2008年為3.3億美元，2009年則為4.3億美元左右，預(yù)計(jì)到2014年將達(dá)16億美元左右，其復(fù)合年均增長率為30%，比全球復(fù)合年均增長率高出10個百分點(diǎn)左右。

光纖傳感運(yùn)用主要分為五大方向：

(1)石油和天然氣——油藏監(jiān)測井下的P/T傳感、地震陣列、能源工業(yè)、發(fā)電廠、鍋爐及蒸汽渦輪機(jī)、電力電纜、渦輪機(jī)運(yùn)輸、煉油廠;

(2)航空航天——噴氣發(fā)動機(jī)、火箭推進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)身;

(3)民用基礎(chǔ)建設(shè)——橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡;

(4)交通運(yùn)輸——鐵路監(jiān)控、運(yùn)動中的重量、運(yùn)輸安全;

(5)生物醫(yī)學(xué)——醫(yī)用溫度壓力、顱內(nèi)壓測量、微創(chuàng)手術(shù)、一次性探頭。

其中據(jù)預(yù)測，分布式光纖傳感器在2013年的市場需求將達(dá)5.86億美元(約合36億元人民幣)，到2016年將達(dá)11億美元(約合67億元人民幣)，70%用于石油天然氣行業(yè)。光纖在油氣行業(yè)廣泛應(yīng)用。但是，這類光纖最起碼要能感應(yīng)大部分物理性質(zhì)——從光強(qiáng)度、位移、溫度、壓力、旋轉(zhuǎn)、聲音、張力到磁場、電場、放射、流體、液位、化學(xué)分析和振動。