基于白光干涉原理的光纤传感技术——Ⅰ.光纤传感器与智能结构

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第 ３ 卷第 １ 期
２１年 ２ ０２ 月
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Ｖｏ ． １３。ＮＯ １ ．
Ｊ ｕ ｎ Ｉ ｆＥ ｇｎ ｅｉｇｏ ｉ ｎ ｊ ｎ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｉｅｒ ｆＨｅｌ ｇｉ ｇＵｎｖ ｒｉ ｎ ｏ ａ ｙ
Ｆｅ ．。 ２ １ ｂ ０２
【 物联 网前沿技术之光 纤传 感器 专栏】
纬 ： 按 ：物联 网产业链可 以细分为标识 、感知、处理 和信 息传送 ４ ； 者 个环节 ，各环 节的关键技 术分别为 Ｒ Ｉ 、传 感器、智 ＦＤ
能芯片和 电信运 营商的无线传输 网络 。物联 网产业未来需求 巨大 ，研 究机构预测 １ ０ａ内物联 网就 可能 大规 模普及 ，发展 成
是 大型民用 建筑物监测 中的独特优点 ，因此具有较大 的发展 与应用潜力 。
关 键 词 ：白光干涉 ；光纤 传感器 ；智能结构 ；健康监测
中 图分类 号 ：Ｔ ２６ Ｎ５
文献 标 志码 ：Ａ
文章 编 号 ：２９～０Ｘ ２ １）１ ０３１ ０５ ８ （０２０— ８—５ ０ ０
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度传 感器的传感机理 ，分析 了光纤传感 器与基体材料 的相 互作 用及其 力学传递特性 ；最后 ，较 为详细 的探 讨 了多种 可能 的
白 光 干 涉 式 准 分 布 光 纤 多路 复 用传 感 技 术 ，展 示 了其 基 本 的 环 形 传 感 网络 拓 扑 结 构 ，并 给 出 了若 干 简 化 解 调 系统 的 例 子 。 系 列论 述共 分 为 ８个部 分 ，本 刊 自本 期 起 陆 续 刊 出 ， 以期 推 动 国 内相 关领 域 基 于 白光 干 涉 原 理 的 光 纤 传 感 技 术 及 其 应 用 的
哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ １
摘 要 ：概述了用于智能结构和材料监测 的光纤传感技术 ，阐述 了对建 筑结 构进 行监测的原 因和将 光纤传感器
用作结 构健 康监测的理 由。众所周知 ，很多光纤传感 器 已经 成功地 应用 到了智能结 构监测 领域 。本研究 一直关 注自光干涉式光纤传感器技术及近 ２ 年来此类传感 器的发展 。由于 白光干涉式光纤传感器 在智能结构 监测尤其 Ｏ
为 万亿 元 规 模 的 高科 技 市场 ，其 产 业 规 模 要 比 互联 网 大 ３ Ｏ倍 ，具 有 广 阔 的 发展 空 间 和 前 景 。 作 为 最 为基 础 的 物 理 感 知 层 的光 纤 传 感 器是 各 种 传 感 器 中 的 一 种 先进 传 感 技 术 。 为 了促 进 这 一 新 兴 产 业 技 术 的发 展 ，
广 泛深入 的研 究 ，本刊也将优 先刊载该领域的最新优 秀研 究成果 。
基 于 白光 干 涉原 理 的 光 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ传 感 技 术
一
工．光 纤 传 感器 与智 能结 构
苑 立 波
（ ．哈 尔滨工程 大学 理学院 光子科 学与技 术研 究中心 ，哈 尔滨 １０ ０ ；２ 黑龙 江省光 纤传 感科 学与技术 重点 实验 室， １ ５０ １ ．
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Ｉ ｆ ｂ ｒ ｏ ｔｃ ｓ ｎｓ ｒ ｎｄ ｓ ａ ｔｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ． ｉ ｅ ｐ ｉ ｅ ｏ ｓ ａ ｍ ｒ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ
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系统地介绍该领域前 沿技术进展情 况，我们邀请 了该领域研 究处于领先地位 的国 内外著名 学者，哈 尔滨 工程 大学苑立 波教
授 ，针 对基 于 白 光 干 涉 原 理 的 光 纤 传 感 技 术 ，进 行 了较 为 专 门 系统 的 系列 阐 述 。 首 先 概 述 了 光 纤 智 能 结构 的 基 本 概 念 ， 简 要 回顾 了光 纤 白光 干 涉传 感 技 术 的 发 展 历 程 ，说 明 了 光 纤 白 光 传 感 器 的 优 缺 点 ； 其 次 ，详 细 讨 论 了白 光 干 涉光 纤 应 变与 温