光纤通信和传感融合(光纤通信与光纤传感)

  OFweek光通讯网消息,物联网技术现阶段应用已经十分广泛,利用各种技术对信息进行感知、传输、处理和反馈,其最大特征是感知的多样性、分散性、智能性和实时性。多样性表现为感知对象多、感知参数多、容量大;分散性即人与物、物与物通常比较分散;智能性是指需对数据进行分析和处理;实用性即能够实时感知、传输和处理信息。

  目前的物联网有别于早期的物联网。早期的物联网通过RFID技术对物品静态特性进行识别和感知,利用互联网进行信息传输;现在的物联网通过各种信息感知设备,如RFID、光电传感器、全球定位系统等获知各种信息,基于互联网进行信息传输和处理,实现人与物、物与物的沟通和互动。物联网涉及多学科、多技术,需要先进的通信技术作为支撑。

  物联网工作的主要流程是感应、传输和智能:首先对物体的静态属性、动态属性进行感知,对环境变量进行感知;然后进行远距离、宽带、可靠的信息传输;最后对大数据进行实时、快速、智能化的处理。

  光纤通信与光纤传感技术将在物联网领域发挥重要作用。光纤是直径为0.125mm、长度从几米至几十公里、由二氧化硅玻璃材料制作的光传输介质。光纤的损耗很小,在1.55um波段损耗可低至0.2dB每千米,约99%的入射光可以通过1千米长的光纤。

  光纤具有宽带特性,可将各种传感器复用于一根光纤,进行检测和传输。光纤传感器具有体积小、重量轻、牢固耐用、抗电磁干扰、传感头无须供电、使用安全(绝缘性好、无燃爆危险)、可远距离遥测、多点复用、分布式测量等优点,光纤材料用做传感器具有独特的优势。

  光纤传感的原理是通过检测光纤中传输的光波强度、相位、频率/波长、偏振的变化感知外界物理量的变化。光纤传感器可制成分立的、准连续和分布式的传感测量系统。可以测量温度、位移、加速度、压力、应变、电场、磁场、转动、气体浓度、流速、锈蚀等各种变量。

  早在2008年,IBM提出“智能地球”的概念,建议政府投资建设新一代智慧型基础设施。IT产业下一阶段的任务是把新一代信息技术运用于各行业中,把传感器嵌入和装备到电网、交通、桥梁、隧道、建筑、大坝、水油气管道、城市基础设施等各种物体中,并通过网络连接,形成“物联网”。

  光纤传感器的应用范围很广,主要有以下几个方面:

  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,从而评估桥梁短期施工阶段和长期营运状态的结构性能。

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