光纖傳感器在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)中的應用

摘要：隨著(zhù)近年來(lái)光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器越來(lái)越多的應用于物聯(lián)網(wǎng)中原始數據的采集。為了可以將光纖傳感器更好的應用于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，文中在描述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和光纖傳感技術(shù)基本概念和理論的基礎上，闡述了光纖傳感器在石油工業(yè)、電力工業(yè)、建筑工程、軍事安防和醫療領(lǐng)域的實(shí)際應用情況，最后提出了光纖傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應用還需要解決造價(jià)高、產(chǎn)品集成化和實(shí)用化困難的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：光纖傳感器；物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)絡(luò )；技術(shù)

隨著(zhù)現代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器技術(shù)迅速崛起，并越來(lái)越多的應用于日常生活的方方面面，大有取代電子傳感器的趨勢。在新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)下，如何將光纖傳感器與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完美融合無(wú)疑將成為當今科學(xué)技術(shù)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)
1．1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
籠統來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是將各種信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò )。具體來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是通過(guò)射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通訊，從而實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。
1．2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程
物聯(lián)網(wǎng)本身并不是一個(gè)嶄新的概念，已經(jīng)擁有了十多年的歷史。1995年比爾·蓋茨在未來(lái)之路》一書(shū)中提出了物聯(lián)網(wǎng)的理念。1999年，麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識別技術(shù)中心(Auto-ID Center)的Ashton教授最先提出了“物聯(lián)網(wǎng)”概念。2005年11月，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《TTU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，使用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2009年1月，在奧巴馬總統與美國工商界領(lǐng)袖的圓桌會(huì )議上，IBM首席執行官彭明盛(Samuel Palmisano)提出了“智慧地球”(Smarter Planet)的概念。此時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)作為一種較為成熟的概念被提出。2010年3月5日，溫家寶總理在政府工作報告>中也提出：“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應用。加大對戰略性新興產(chǎn)業(yè)的投入和政策支持。”目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被列為國家五大新興戰略產(chǎn)業(yè)之一。
1．3 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
從物聯(lián)網(wǎng)的概念可以看到，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及了現代電子技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)等諸多新技術(shù)，但其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有：射頻識別技術(shù)，它是一項利用射頻信號實(shí)現無(wú)接觸信息傳遞從而達到識別目的的技術(shù)；傳感器技術(shù)，作為獲取信息的關(guān)鍵器件，傳感器是現代信息系統常用的信息采集工具；網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)終究是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )，最基礎的物物之間的感知和通信仍然是不可替代的關(guān)鍵技術(shù)。

2 光纖傳感器
2．1 光纖傳感器的結構
光纖傳感器主要由光源、光纖、敏感元件、光電探測器和信號處理系統等部分組成，由光源發(fā)出的光通過(guò)傳輸光纖到達敏感元件(傳感頭)，光的某一性質(zhì)在此受被測量調制，已調制的光信號經(jīng)光電探測器轉變?yōu)殡娦盘?，最后?jīng)信號處理系統得到被測量，如圖1所示。

2．2 光纖傳感器的分類(lèi)
根據光纖在傳感器中的作用，可分為功能型、非功能型和拾光型光纖傳感器3大類(lèi)。
功能型光纖傳感器中光纖既是導光介質(zhì)也是敏感元件，光在光纖內受被測量調制而發(fā)生變化。這類(lèi)傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結構緊湊、靈敏度高，但是需要特殊光纖和先進(jìn)的檢測技術(shù)，因此成本較高。
非功能型光纖傳感器中光纖僅僅起導光作用，光要照在非光纖型敏感元件上才會(huì )受被測量調制。這類(lèi)光纖傳感器無(wú)需特殊光纖及其他特殊技術(shù)，因此比較容易實(shí)現且成本較低，但靈敏度也比較低，適用于對靈敏度要求不高的場(chǎng)合。目前，已實(shí)用化或尚在研制的光纖傳感器大都是非功能型的。
拾光型光纖傳感器用光纖作為探頭，接收由被測對象輻射的光或被其反射、散射的光。
在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，目前應用較多的是非功能型光纖傳感器。