摘要： 當前光纖傳感技術日趨成熟，光纖傳感應用百花齊放，光纖傳感技術迎來了發展瓶頸期，技術和應用上需要更多突破以提升光纖傳感行業的進一步發展。鑒于目前的大形勢之下，研究與分析了當前光纖傳感的技術、產品、應用情況，總結了光纖傳感發展的驅動力，并大膽預測了該技術發展的方向，以期對光纖傳感的發展及產業布局具有參考意義。

 光纖傳感技術以抗電磁干擾、耐腐蝕、易集成、本質安全、精度高、絕緣等優勢，而被人們關注并廣度開發。目前，光纖傳感技術主要分為分布式光纖傳感和點式光纖傳感兩大類：分布式光纖傳感主流技術包括基于拉曼效應的分布式光纖測溫（DTS），基于布里淵效應的分布式溫度和應變監測（BOTDA、 BOTDR），基于瑞利散射效應的分布式光纖振動監測（Φ-OTDR[1]、 COTDR），基于 Michelson、 Mach-Zehnder、 Sagnac 干涉原理的分布式振動監測、基于瑞利散射的光頻域反射計（OFDR）等；點式光纖傳感主流技術包括光纖光柵（FBG）、熒光光纖、 F-P 干涉等。光纖傳感技術可以檢測的物理量包括溫度、壓力、流量、位移、振動、轉動、彎曲、液位、速度、加速度、聲場、電流、電壓、磁場及輻射等。光纖傳感

應用遍布軍事、國防、航天航空、交通運輸、工礦企業、能源環保、工業控制、醫藥衛生、計量測試、建筑、家用電器等領域。

 但是，目前光纖傳感在技術和應用上發展緩慢，甚至是停滯，引發了行業內人士的職業疑惑。因此，有必要對光纖傳感進行調研分析。

 1 光纖傳感現狀技術總結

 1.1 分布式光纖傳感技術

 分布式光纖傳感技術主要是基于光纖內的瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射效應，及雙路或環路干涉原理。根據國內外當前光纖傳感公司產品與工程應用成熟情況

 調研分析，目前的主要技術情況如表 1 所示。

 1.2 點式光纖傳感技術

 點式光纖傳感技術主要是基于波長調制的光纖光柵（FBG）、基于熒光效應的光纖熒光測溫、基于 F-P 腔干涉原理的系列傳感器。根據國內外當前光纖傳感公司產品與工程應用成熟情況調研分析，目前的主要技術情況如表 2 所示。

 2 光纖傳感應用現狀

 2.1 分布式光纖傳感分布式光纖傳感因其特有的長距離監測、工程施工便宜、精度高等特點，在大型長距離工程項目中應用優勢明顯，具體工程應用如表 3 所示。

 2.2 點式光纖傳感

 點式光纖傳感在應用中的突出優勢是傳感端可以隨意改變形狀、利于集成、靈敏度高、絕緣、本質安全等，該技術在設備集成及局部布點監測方面應用優勢明顯，由于傳感端的靈活設計其應用面也非常廣泛，該技術的主要工程應用如表 4 所示。

3 光纖傳感發展現狀分析

對于各種光纖傳感系統的組成部分都可以用如圖 1所示。

 傳感前端為分布式光纖傳感的傳感光纜或點式光纖傳感的傳感器；輔助設備為系統的報警設備、聯動設備等；解調分析儀為傳感前端發射光源，并分析處理返回的攜帶有現場信息的光信號，一般解調分析儀內部分為光路和電路兩部分；算法是將解調分析儀處理的現場光信息變化量轉換成所需要的現場監測物理量，如振動、應力應變、溫度等，并將這些信息進行趨勢預測、模式識別、信息融合等；管理平臺是將算法得出的數據形象的展示給客戶，并對超標數據進行報警提示，對輔助設備下達命令等。

 從目前工程應用中的問題看來，光纖傳感發展的瓶頸主要是以下幾方面：

（1）傳感前端的開發深度和廣度遠遠不能滿足工程需求。比如：分布式光纖傳感專用光纜欠標準化；周界安防用傳感光纜振動敏感性能欠研究開發，易引發誤報警和漏報警； BOTDA/BOTDR 工程用光纜敷設方式和受力對光纜結構的影響有待改進，嚴重制約其對結構表面的應力應變的準確監測；光纖光柵傳感器與設備的集成能力欠缺，在復雜受力情況下的單一方向或單一類受力檢測問題，在更多物理量監測傳感上有待開發新型傳感器；各種光纖傳感前端布設及組網的精準有效性等。

（2）解調分析儀成本過高，儀器設備過于笨重。儀器設備的光路電路過于復雜、人工成本過高，屬于勞動密集型產品。

（3）算法過于簡單，還未實現真正的人工智能。目前主要采用閾值、模式識別等人工智能的初級算法。

（4）管理平臺的人機交互性、展示智能化欠缺。

4 光纖傳感發展趨勢預測

 基于上述工程應用中總結的光纖傳感發展瓶頸的特點，以及當前技術發展的大潮流，預測今后光纖傳感發展的突破在于以下幾個方面：

（1）傳感前端的專用性能專項研究，不僅體現在傳感器的外觀形狀，還與傳感器的結構材料、及性能相關。目前的傳感器主要是光纖傳感發展初期用于土木工程應用或從通訊行業直接引進，性能比較簡單。因此不管是傳感光纜，還是專用、集成、多參數、多功能的傳感器需要鉆研沉淀。

（2）對于解調分析儀近期出現光模塊、電路模塊，甚至有些公司已經開發了簡單的光子集成芯片�？上攵���，今后解調儀的光路和電路都將集成化、實現流水線生產，降低人力勞動成本。

（3）對于算法，需要伴隨人類科技界人工智能的發展來實現光纖傳感中產生的大數據的處理，以及實現特殊功能、結構的傳感器數據處理，比如三維形變光纖傳感準確分析等。

（4）管理平臺將趨向于高科技的移動隱形展示。

5 結束語

 文章針對當前已經形成產品的光纖傳感技術進行了調研分析，并對其工程應用狀況及發展瓶頸進行了考察分析，結合當前科技的發展得出了光纖傳感技術發展的突破方向，唯有與工程應用和科技發展緊密結合才是光纖傳感持續發展的動力和源泉。