物联网领域的光纤传感技术应用
光纤行业与通信领域进步神速，光纤感应技术随之出现。这种感应装置自从问世起，凭借构造紧凑、分量轻微、感知精准、反应迅速、耐受电磁阻碍且操作简易等长处，获得了快速提升，并且已经渗透到化学医药、材料制造、水利发电、航海、煤炭开采以及建筑等多个行业。当前物联网迅猛发展，光纤感应技术的价值更加显著。
光纤传感器基本原理及发展现状
1.光纤传感器基本原理及分类
光纤传感技术兴起于二十世纪七十年代，属于一种创新型检测手段，光信号在光纤里行进，一旦遇到外界温度、压力、位移、磁场、电场或转动等影响，就会经由反射、折射和吸收等作用，产生光学多普勒现象、声光效应、电光效应、磁光效应以及弹光效应等，导致光波幅度、相位、偏振状态和波长等参数直接或间接受到改变，因此能够利用光纤充当敏感部件，测量各类物理指标。
光纤感应设备基本包含发光单元、光路介质、光信号接收装置以及信息分析单元等构成部分。其核心机制在于，由光源发出的光线通过光导纤维传输至传感单元，即调制装置，让待测物理量与进入调制区域的光线发生相互作用，从而引起光线的光学特性，诸如光线强度、波长、频率、相位及偏振面等发生改变，形成已调制的光信号，随后该信号光线再次经由光导纤维送往光电转换器，将光信号转变为电信号，最终通过信号处理环节，解析出所测量的物理数值。光纤感应设备通常分为两大类别，一类是具备感知能力的，另一类是仅用于传输光线的。
功能型传感器借助光纤对外界信息表现出高灵敏度和探测性能，将光纤作为核心感知部件，当待测对象在光纤中行进时，光束的亮度、相位、频率或振动方向等参数会随之改变，由此达成信号转换效果。接下来，需要对接收到的已调信号进行反演处理，才能获取实际测量数据。此类传感器中，光纤不仅承担了光路传输任务，同时扮演了感知变动的角色。
非功能型传感器依靠辅助敏感部件感知被测量的变动，光纤仅承担信息传递功能，即仅发挥引导光线的作用。不同于常规的电类传感器，光纤传感器具备抗电磁干扰性能优越、电气绝缘特性良好以及检测精度高的诸多长处，因此它被大量应用于众多行业，涵盖环境监测、桥梁维护、大坝安全、油田开发、医疗诊断和食品品质控制等众多方面。
2.光纤传感器的发展现状
光纤传感器问世之后，其突出的性能和广泛的适用范围引起全球各国的密切关注和高度重视开yun体育官网入口登录app，并在此基础上积极开展相关的研究与开发工作。现阶段，该类传感器已经能够对包括位移、压力、温度、速度、振动、液位以及角度在内的70多种物理参数进行精准测量。一些国家如美国、英国、德国和日本，主要投入力量于光纤传感器系统，以及现代数字光纤控制系统，同时关注光纤陀螺，并开展核辐射监控，还负责飞机发动机监控，此外也致力于民用计划，在这些领域都获得了一定进展。
我国光纤传感器的研究工作始于1983年，众多高校、科研机构及企业等积极参与，推动了光纤传感技术的迅猛进步。2010年，南京大学工程管理学院教授张旭苹发明的“基于布里渊效应的连续分布式光纤传感技术”，经由教育部组织的专家评审，获得通过。评审委员会全体成员认定，这项技术革新特色显著，包含众多独立研发的知识产权开元棋官方正版下载，技术水准在国内堪称顶尖，在国际上亦属前沿，具备广阔的实践价值，其核心在于应用了互联网络理念，这项技术弥补了我国互联网络领域的不足之处。
物联网的基本原理
物联网的提法源于1999年，它的英文表述为TheInternetofThings，意思是物品与物品之间能够互相连接的网络。物联网借助 RFID(无线射频识别)技术,红外感应设备,全球定位系统和激光扫描装置等传感装置,达成物品同互联网的联接,用以进行信息交互和通讯,进而达成智能定位,智能辨识,追踪,监控及管理,构成一个网络体系。物联网的技术构造由三个层级组成:感知层,网络层和应用层。
感知层以获取物体在现实环境中的各类信息为主，包括温度、声音、震动、压力等数据，其构成要素涵盖温度感应装置、声音感应装置、震动感应装置、压力感应装置、各类感应设备、终端设备、RFID标签与读写装置、二维码标签与读写装置、传感器网络等，这些都是用于信息采集和控制的模块。
网络架构包含接入网和骨干网两个部分，这一层级可以达成广泛的信息交流，借助当前通行的移动通信网、因特网等传输体系，把感知单元采集的各类数据传送到全球各地，达成跨地域的远程联络。
应用系统包含众多应用平台，此系统核心职责在于感知系统与网络系统作业结束后，整合所有关于物品的数据，再对数据实施深度处理，以提升数据应用效能。该系统是物联网与不同产业的连接纽带，能够将物联网技术引入各产业领域，满足产业需求，促成产业的智能化升级。
基于物联网的光纤传感技术应用方案
根据前面提到的物联网基础理论，物联网系统中必须配备众多传感器，用以监测各种环境指标，它们为物联网系统提供最基础的数据资料，这些资料经过进一步分析处理，就能得出人们所需要的结论，所以说传感器是物联网系统的关键组成部分。
1.在基础设施工程物联网中的应用
重大工程在公路、桥梁、隧道和建筑等建设或使用期间，时常发生隧道局部塌陷、渗水及火灾开元ky888棋牌官方版，桥梁局部出现裂缝、崩毁等情况，这不但危及人民群众的生命财产，也阻碍了国民经济快速稳定地发展。把光纤感应设备装进这些建筑物或公共设施里面，能够感知桥梁的构造变化、构造动态特征以及交通负荷等情形，并且借助拉力感应设备探测隧道容易坍塌的局部形变情形，这些资料能够和互联网连接，构成一个“光纤万物互联系统”，达成对这些基础设施的长期稳固的即时监控，降低事故的出现。
2.在现代农业物联网中的应用
传感技术跟物联网的进步促进了农业现代化的发展。把传感技术用到农作物的培育、成长、收成和保存这些步骤上，并且构成一个物联网系统，能让农业生产和管理实现高产又省力。
农作物在培育和发育期间，借助光纤温度感应器、光纤湿度感应器以及光纤二氧化碳感应器等工具，对植物生长环境里的温度高低、空气湿度大小、光线强弱程度、土壤成分状况、酸碱度数值以及二氧化碳含量多少等各项指标加以测量，并将测量结果即时传送至监控中心，随后由自动调控设备对相关数值进行修正，以便为农作物营造一个最为适宜的发育条件，从而促成其迅速发育并实现丰产丰收。
另外，农产品在加工和储存环节，同样能借助光纤温度感应器与光纤湿度感应器，采集粮仓的温湿度数据，以此作为通风晾晒等操作的依据。针对水果、蔬菜等产品的储存，则需采用光纤气体感应器，用以检测乙烯、氧气、二氧化碳、氨气、氟利昂等气体的含量水平。这些监测数据能够经由物联网平台传送到监控站点，达成实时观察的目的，同时支持远程操控管理。
3.在智能周界入侵防范系统中的应用
光纤传感技术带来的周界安全防护方案，是近些年在工业方面的一项重要进展，得益于光纤传感技术的进步而实现。周界防盗系统里安装的感应设备五花八门，所以整体技术配置也千差万别，基本上都是通过光导纤维类的探测装置来监测外部入侵行为，并且迅速发出警报，这类技术适合在飞机场、发电站以及军事要塞等关键区域普遍应用。
4.其他应用
光纤传感器具备抗电磁干扰等优势，因此适合在电传感器难以作业的环境部署，在国防领域，该类传感器可用于水下探测、武器制导、飞行姿态管理、飞行器结构检测以及战场环境（电磁、生化等）监测等任务；在电力行业，可用来测量大型电机内部、高压变压器内部的电流、电压和温度等数据；不仅如此，光纤传感器还能用于油气开采时井下的压力、温度等参数监控，以及输油管道的泄漏检测，这些应用均可与互联网技术融合，构建强大的物联网系统，从而提升生产安全和管理工作效率。
光纤传感器具备诸多长处，正吸引着广泛的重视，并且已在众多国民生活场景中普及应用。传感器构成了物联网的关键，伴随传感科技与物联网的高速进步，光纤检测手段同物联网的深度整合将备受瞩目，并且会在人们的作业及日常生活中展现出日益重要的功能。
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