新型传感器的研究与应用
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技术 的 日趋 成 熟 ，对新 型 光纤 传 感 器实 用化 的开 发成 为整 个领域 发展 的 热点和 关键 。
楼等方面光纤传感器有着很好的应用领域。
级特大型斜拉桥 、悬索桥和 拱桥数量众 多，这
时 自动 监测 ，为解决上述 问题提供 了一 条可行 在 电 网稳定 性 方面 也实 现 了应 用 。随着 电 网运行水 平的提高 ，各级调 度中心要求更 多
在大型桥梁建 设方面 ，我 国在建 设的世界 的途径。
关键 词｛ 传感器 光纤技术
些大桥的规 模和跨径 名列 世界前几位的事 实 ，
１ ，引 言
如湖北 的武 汉长江大桥 、武汉天兴洲 公铁两用 的信息 ，以便及时掌握 电网及变 电站的运行情 随 着科 学 技 术的 不断 发 展 ， 电 子技 术 日 长江大桥 、宜 昌长江大桥 、武汉长江二桥 等。 况 ，提 高变电站的可控性 ，进而 要求更 多地采 新 月异 ，备种各样 的电器设备应 用到 ＿ 『 人们生 特 大型桥梁 与其他的土木建 筑物结构一样 ，存 用远方集 中控 制、操作 、反事故 措施等 ，即采 产和生 活的各个领域 ，相 当大一 部分的 电器 设 在一个建成使 用、渐趋老化 直至消亡的过程 ， 用无人值班 的管理模式 ，以提 高劳动生产率 ，
一
，
传统产 业 ，国 民经济 建设和人 民 日常生活 中也 严 重等问题 。这 些缺陷或 隐患若不能够被及时 态进行实时或 定时的在线监测具有 重要意义 ， 占重要地位 。随着 光纤技 术的 日趋 成熟 ，对新 发现 、补救 、消除 ，时刻会影 响特大桥的运营 通过 检测 能够 及 时 发现 电气 设备 早期 绝缘 缺 型光纤传感器 实用 化的开发成 为整个领域发 展 安全 ，甚至 可能酿成 人员伤亡的灾难性 事故 ， 陷 ，防止 突发事故发生 ，同时可以减少不必要 的热点和关键 。
备都应 用到 了传感 器，传感器技 术具 有多学科 但由于 历史原因或人 为因素 影响 ，可能会 出现 减少人为误操 作的可能 ，提 高运 行的可靠性 。 性 ，是一项迅速发展的高技术 ， 它是现代信 息 设计不周 、施 工不 良、管理 不当等情况 ，导 致 电力变压 器是 电力系统 中最 重要 的电气设备之 技 术系统 （ 信号技 术系统 由传 感器通信 系统 和 桥梁界长期 存在 “ 其是 否安全稳定运行将 影响到供 电可靠性 重建轻 养”的局面 ，以及桥 计算机 构成 ）的主 要技术之 一。传感器在改造 梁耐久性标准 偏低 、老化现 象显著 、裂缝 危害 和系统的正 常运行。 因此对 电力变压器运行状
大，应用环境要求 的不断提高 ，光纤传感 器在 特长隧道 工程 由于埋深 大、洞身长 、地 质条件
… １廖延彪。光纤光学。清华大学出版社。２０ ００ 年出 版。 【 岩土工程安全监测手册。中国水利水电出 ２ 】 版
桂 wk.baidu.com
【 王丹生，吴宁，朱宏平． ３ 】 光纤光栅传感器在
桥梁工程 中的应用与研 究现状． 公路交通科技，
这种 复杂的条件下地 下 ，水 电站的厂房 和大坝 面临着塌方、大变形 、断裂等事故。 在大型土木结构的健康监测 中，传统的测 量 方式具 有 “ 测量精 度低、抗干扰性能 差、不 能 自动 实时监测”等 无法 克服的缺 点，急需研
动 速 发展 的 高技 术 ， 它是 现 代信 息技 术 系统 （ 信号 随 着我 国 经济 建设 和 国防 建 设的 发展 以 究开发适 用于工程灾 害监 测的高精度 自 实时 技 术 系统 由传 感 器通信 系统和 计算 机 构成 ）的主 及基础建设 步伐的加快 ，在大批大 型的土木工 监测 方法与系统 。光纤 光栅传感技术具有 精度 要技 术 之一 。传 感 器在 改 造传 统产 业 ， 国 民经济 程 ，如大型桥 梁 、地 下厂 房、大坝 、隧 道、大 高 、抗干 扰能力强的特点 ，易于实现 网络化 实 建设 和人 民 日常生 活 中也 占重要 地 位 。随 着 光纤
Ｇｒ ｔｎ ：Ｆｕｎ ａ ａｉ ｇｓ ｄ ｍｅｎ ａｓａ ｄ Ａｐ ｉ ａｉ ｎｓｉ ｔｌ ｎ ｐｌｃ ｔｏ ｎ
感器的封装要 求越 来越高 ，对 于光纤传 感器解 很大危 害。我 国水利 资源十分丰富 ，特 别是西
调精度要求也越来越高。
南地 区，蕴 藏着 巨大潜 力。近年进入规 划和设
以测 试温度和湿 度 ，位移 ，速 度 ，应变 ，电磁 的概念 ，但是 由于测试技 术、信息技术 和其他 用奠定 了基础 ，对光纤传感 器的研 究具有重要 场 ，化 学物质 ，和 传统传感器相 比光纤传感 器 相关技术的局 限 ，难以 实现 桥梁结构状 况的长 的意 义。 具有 无法比拟的优 点，光纤传感 器取代传统传 期信息采集和 状况评估 。 目前 ，随着光纤传 感 感 器已是 大势所趋 。光纤 传感器是２ 世纪７ 年 技 术 、光纤通信技 术 、光纤 解调技术及计算机 Ｏ Ｏ 代 随 着光纤 通 信技 术 的实 用 化有 了迅 速 发展 信息处理技 术等相关学科 的进一步发 展，针 对 出现 的新型传感 器 ，且以体积小 、重量轻 、检 特大型桥梁 结构的健康监 测研究和实践 成为可 测分 辨率高 、灵敏 度高、测温 范围宽 、保密性 能 。 好 、抗电磁干扰能 力强 、抗腐蚀 性强等 明显 优 近 几十 年来 ，随 着我 国 经济 建设 的蓬 勃
２ 、光纤传感器的特点
给人民生命财 产带来 了巨大 的损失 。国内外 桥 的停 电检修 ，避 免 传统 试验 对 电气 设备 由于 过度检修 ”所 造成的 巨大损失 ，有效地延长 梁跨塌的惨痛 教训屡见不鲜 ，如重庆綦江彩虹 “
光 纤具 有 良好 的 传光 性 能 ，对 光波 的 损 桥垮塌 、宜 宾南门长江大桥 的断裂 ，皆是震 惊 设备的使用寿命 ， 使设备检修达到优化配置。 耗非 常低 ：光纤传输 光信号的频 带非 常宽 ，而 全国的重大事 故。世界各 国的桥 梁工程专家 上 ４ 结论 且 光纤 本身就是一 个敏感元件 ，光纤 传感 器可 世纪５ 年代 初就提 出了桥 梁结构安全健康监 测 综上所述 ，上述研究 为光纤传感技术的应 ０
【 黄章勇． ４ ］ 光纤通信用新型光无源器件． 北京： 北 京邮电大学出版社， ０： － ２ ３１ ６ ０ ８０ 、 【】 ５ 徐予生译 ，光纤传感器技术手册． 电子工业
出版社 ．９ ７１ １８ ． ０ 【 ６】Ａ． ｈ ｎ ，Ｋ． ｌｉ Ｏｔ Ｏ ｏｓ Ｋａ ｌ．Ｆｉ ｅ ａ ｇ ｂ ｒＢｒ ｇ
Ｔ ｌｃ ｍｍｕ ｉａｉ ｎ ｎ ｅ ｓｎ ． ｔｃ ｕ ｅ ｅｅ ｏ ｎｃ ｔｏ ｓａ ｄ Ｓ ｎ ｉｇ Ａｒｅ ｈ Ｈｏ ｓ Ｐｒｓ， ｒ ｏ ， ９ ９３ ６ ３ ８ ｅｓ Ｎｏ ｗｏ ｄ １ ９ ：６ －８
８ ２
■ ０
目程 技 术
新型传感器的研究与应用
郑誉 文 郑 力 中华女子学院山东分院 （ 中华女子 学院 山东分院教师）
摘 要 ｔ传感器 技术具有多学科性，是一项迅 ３ 、光纤传感器的应用
计 的西南水 电站 的建设 ，正在蓬 勃发展。我国
已经或计划在 一些 地质条件非 常复杂的地区修
建 较多的大型水 电站地下厂房和水 电大坝。在
２ （） ２ ０ ，２ ７ １ ｌ ， ０４ ２ ：５ －６ ．
高温 检测 、封 装材 料性能的改 进 、解调的精 度 复杂 ，在修 建和运营 过程中 ，将会遇 到一系列 等方面还存在这很 多不足之处 。随着光纤在 新 特殊 的 地 质问题 ，如软 弱 破碎 带 、岩 爆 、塌 的行业 ，新的 工程 环境 中的应 用 ，对于 光纤传 方 、突 水、突泥沙 、等问题 ，给 工程 施工带来
于传统 传感器的特 点 ，在工业 、农业 、生物 医 发 展 ，对 基 础 设 施 ，尤 其 是 交 通 设 施 建 设 的 要 参 考文献 ：
疗等 各领域均有广 阔的应用前景 。近 几年来 ，
求在不断的提 高 ，而铁 公路 建设为缩短线路 里
光 纤 传感 器 在压 力 、温 度等 参数 检 测 方面 的 程 、改 善交 通运营 条件 ，选线越来越 多地采用 实验 室研究 已经比较成熟 ，也 逐步在工程方 面 修建隧 道的方式 ，特 别是在近年 的高速 公路 、 得到 应用 ，比如 电力行业 、电解铝行业 、土 木 铁路新线 、客运高速铁路 专线 、水利水 电工程 工程行 业等 。随着 光纤技术应用 范围的不断扩 建设 中，深 埋长大 山岭隧 道不断增加 。而深埋
楼等方面光纤传感器有着很好的应用领域。
级特大型斜拉桥 、悬索桥和 拱桥数量众 多，这
时 自动 监测 ，为解决上述 问题提供 了一 条可行 在 电 网稳定 性 方面 也实 现 了应 用 。随着 电 网运行水 平的提高 ，各级调 度中心要求更 多
在大型桥梁建 设方面 ，我 国在建 设的世界 的途径。
关键 词｛ 传感器 光纤技术
些大桥的规 模和跨径 名列 世界前几位的事 实 ，
１ ，引 言
如湖北 的武 汉长江大桥 、武汉天兴洲 公铁两用 的信息 ，以便及时掌握 电网及变 电站的运行情 随 着科 学 技 术的 不断 发 展 ， 电 子技 术 日 长江大桥 、宜 昌长江大桥 、武汉长江二桥 等。 况 ，提 高变电站的可控性 ，进而 要求更 多地采 新 月异 ，备种各样 的电器设备应 用到 ＿ 『 人们生 特 大型桥梁 与其他的土木建 筑物结构一样 ，存 用远方集 中控 制、操作 、反事故 措施等 ，即采 产和生 活的各个领域 ，相 当大一 部分的 电器 设 在一个建成使 用、渐趋老化 直至消亡的过程 ， 用无人值班 的管理模式 ，以提 高劳动生产率 ，
一
，
传统产 业 ，国 民经济 建设和人 民 日常生活 中也 严 重等问题 。这 些缺陷或 隐患若不能够被及时 态进行实时或 定时的在线监测具有 重要意义 ， 占重要地位 。随着 光纤技 术的 日趋 成熟 ，对新 发现 、补救 、消除 ，时刻会影 响特大桥的运营 通过 检测 能够 及 时 发现 电气 设备 早期 绝缘 缺 型光纤传感器 实用 化的开发成 为整个领域发 展 安全 ，甚至 可能酿成 人员伤亡的灾难性 事故 ， 陷 ，防止 突发事故发生 ，同时可以减少不必要 的热点和关键 。
备都应 用到 了传感 器，传感器技 术具 有多学科 但由于 历史原因或人 为因素 影响 ，可能会 出现 减少人为误操 作的可能 ，提 高运 行的可靠性 。 性 ，是一项迅速发展的高技术 ， 它是现代信 息 设计不周 、施 工不 良、管理 不当等情况 ，导 致 电力变压 器是 电力系统 中最 重要 的电气设备之 技 术系统 （ 信号技 术系统 由传 感器通信 系统 和 桥梁界长期 存在 “ 其是 否安全稳定运行将 影响到供 电可靠性 重建轻 养”的局面 ，以及桥 计算机 构成 ）的主 要技术之 一。传感器在改造 梁耐久性标准 偏低 、老化现 象显著 、裂缝 危害 和系统的正 常运行。 因此对 电力变压器运行状
大，应用环境要求 的不断提高 ，光纤传感 器在 特长隧道 工程 由于埋深 大、洞身长 、地 质条件
… １廖延彪。光纤光学。清华大学出版社。２０ ００ 年出 版。 【 岩土工程安全监测手册。中国水利水电出 ２ 】 版
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【 王丹生，吴宁，朱宏平． ３ 】 光纤光栅传感器在
桥梁工程 中的应用与研 究现状． 公路交通科技，
这种 复杂的条件下地 下 ，水 电站的厂房 和大坝 面临着塌方、大变形 、断裂等事故。 在大型土木结构的健康监测 中，传统的测 量 方式具 有 “ 测量精 度低、抗干扰性能 差、不 能 自动 实时监测”等 无法 克服的缺 点，急需研
动 速 发展 的 高技 术 ， 它是 现 代信 息技 术 系统 （ 信号 随 着我 国 经济 建设 和 国防 建 设的 发展 以 究开发适 用于工程灾 害监 测的高精度 自 实时 技 术 系统 由传 感 器通信 系统和 计算 机 构成 ）的主 及基础建设 步伐的加快 ，在大批大 型的土木工 监测 方法与系统 。光纤 光栅传感技术具有 精度 要技 术 之一 。传 感 器在 改 造传 统产 业 ， 国 民经济 程 ，如大型桥 梁 、地 下厂 房、大坝 、隧 道、大 高 、抗干 扰能力强的特点 ，易于实现 网络化 实 建设 和人 民 日常生 活 中也 占重要 地 位 。随 着 光纤
Ｇｒ ｔｎ ：Ｆｕｎ ａ ａｉ ｇｓ ｄ ｍｅｎ ａｓａ ｄ Ａｐ ｉ ａｉ ｎｓｉ ｔｌ ｎ ｐｌｃ ｔｏ ｎ
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调精度要求也越来越高。
南地 区，蕴 藏着 巨大潜 力。近年进入规 划和设
以测 试温度和湿 度 ，位移 ，速 度 ，应变 ，电磁 的概念 ，但是 由于测试技 术、信息技术 和其他 用奠定 了基础 ，对光纤传感 器的研 究具有重要 场 ，化 学物质 ，和 传统传感器相 比光纤传感 器 相关技术的局 限 ，难以 实现 桥梁结构状 况的长 的意 义。 具有 无法比拟的优 点，光纤传感 器取代传统传 期信息采集和 状况评估 。 目前 ，随着光纤传 感 感 器已是 大势所趋 。光纤 传感器是２ 世纪７ 年 技 术 、光纤通信技 术 、光纤 解调技术及计算机 Ｏ Ｏ 代 随 着光纤 通 信技 术 的实 用 化有 了迅 速 发展 信息处理技 术等相关学科 的进一步发 展，针 对 出现 的新型传感 器 ，且以体积小 、重量轻 、检 特大型桥梁 结构的健康监 测研究和实践 成为可 测分 辨率高 、灵敏 度高、测温 范围宽 、保密性 能 。 好 、抗电磁干扰能 力强 、抗腐蚀 性强等 明显 优 近 几十 年来 ，随 着我 国 经济 建设 的蓬 勃
２ 、光纤传感器的特点
给人民生命财 产带来 了巨大 的损失 。国内外 桥 的停 电检修 ，避 免 传统 试验 对 电气 设备 由于 过度检修 ”所 造成的 巨大损失 ，有效地延长 梁跨塌的惨痛 教训屡见不鲜 ，如重庆綦江彩虹 “
光 纤具 有 良好 的 传光 性 能 ，对 光波 的 损 桥垮塌 、宜 宾南门长江大桥 的断裂 ，皆是震 惊 设备的使用寿命 ， 使设备检修达到优化配置。 耗非 常低 ：光纤传输 光信号的频 带非 常宽 ，而 全国的重大事 故。世界各 国的桥 梁工程专家 上 ４ 结论 且 光纤 本身就是一 个敏感元件 ，光纤 传感 器可 世纪５ 年代 初就提 出了桥 梁结构安全健康监 测 综上所述 ，上述研究 为光纤传感技术的应 ０
【 黄章勇． ４ ］ 光纤通信用新型光无源器件． 北京： 北 京邮电大学出版社， ０： － ２ ３１ ６ ０ ８０ 、 【】 ５ 徐予生译 ，光纤传感器技术手册． 电子工业
出版社 ．９ ７１ １８ ． ０ 【 ６】Ａ． ｈ ｎ ，Ｋ． ｌｉ Ｏｔ Ｏ ｏｓ Ｋａ ｌ．Ｆｉ ｅ ａ ｇ ｂ ｒＢｒ ｇ
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目程 技 术
新型传感器的研究与应用
郑誉 文 郑 力 中华女子学院山东分院 （ 中华女子 学院 山东分院教师）
摘 要 ｔ传感器 技术具有多学科性，是一项迅 ３ 、光纤传感器的应用
计 的西南水 电站 的建设 ，正在蓬 勃发展。我国
已经或计划在 一些 地质条件非 常复杂的地区修
建 较多的大型水 电站地下厂房和水 电大坝。在
２ （） ２ ０ ，２ ７ １ ｌ ， ０４ ２ ：５ －６ ．
高温 检测 、封 装材 料性能的改 进 、解调的精 度 复杂 ，在修 建和运营 过程中 ，将会遇 到一系列 等方面还存在这很 多不足之处 。随着光纤在 新 特殊 的 地 质问题 ，如软 弱 破碎 带 、岩 爆 、塌 的行业 ，新的 工程 环境 中的应 用 ，对于 光纤传 方 、突 水、突泥沙 、等问题 ，给 工程 施工带来
于传统 传感器的特 点 ，在工业 、农业 、生物 医 发 展 ，对 基 础 设 施 ，尤 其 是 交 通 设 施 建 设 的 要 参 考文献 ：
疗等 各领域均有广 阔的应用前景 。近 几年来 ，
求在不断的提 高 ，而铁 公路 建设为缩短线路 里
光 纤 传感 器 在压 力 、温 度等 参数 检 测 方面 的 程 、改 善交 通运营 条件 ，选线越来越 多地采用 实验 室研究 已经比较成熟 ，也 逐步在工程方 面 修建隧 道的方式 ，特 别是在近年 的高速 公路 、 得到 应用 ，比如 电力行业 、电解铝行业 、土 木 铁路新线 、客运高速铁路 专线 、水利水 电工程 工程行 业等 。随着 光纤技术应用 范围的不断扩 建设 中，深 埋长大 山岭隧 道不断增加 。而深埋