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作者：bsqlunwen
1. 光纤加速度传感器的应用及研究现状 近几年来，越来越多的工业应用中要求对振动加速度进行测量。加速度信号的测量通常是利用惯性原理，通过感知惯性力所产生的位移或者应变而测得相应的加速度。针对目前一些特殊应用领域，例如航空航天的制导系统、石油勘探的地震检波系统、桥梁建筑的结构检测系统、交通情况监测系统等，急需具有抗电磁干扰、高灵敏度、大动态范围、易复用的高性能加速度传感装置。而基于光调制机理的光纤传感器在这些方面展现了良好的应用前景，因此相对基于机电、压电方法的传统传感器，正在受到越来越多的重视。 
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加速度传感器是一种能够直接响应加速度矢量信息的器件，其具有方向性响应的输出在振动波检测中便于对信号进行精确定位和处理。加速度传感通常构造一个质量－弹簧系统，在进行振动传感时，将传感器外壳固定在待测物体上，振动使得传感器外壳和惯性质量体之间产生相对运动，通过对这个相对运动的测量就可以得到振动加速度了。和普通的光纤传感器一样，光纤加速度传感器也可以分成强度调制型、相位调制型、波长调制型、偏振态调制型和模式调制型，其中强度调制型和相位调制型的研究最多，应用也最广泛。
目前以光纤作为传输元件的光纤通信技术和以光纤作为敏感元件的光纤传感技术都得到了迅速发展，研究领域遍布工业生活的方方面面。各种应用于电磁、水声、压力、温度、振动、位移、液位、电流、应力等物理量测量的光纤传感器不断见诸报道。 国家高技术研究发展计划（简称“863”计划）在制定2001一2005年开发任务时，将研制基于光纤采集和传输的光纤检波器作为渤海重大专项课题“海上时移地震油藏监测技术”的子项目，对其进行重点扶持。该子项目由中海油田服务有限公司和论文作者所在实验室（清华大学电子系光纤传感实验室）共同承担。 |
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2．光纤传感技术的优势
相对于传统的基于压电、超声等的传感技术，光纤传感技术有着显著的优势，包括：传感和传输信息量大；尺寸小、轻便；工作频带宽；高于其他传感技术1一3个量级的灵敏度和分辨率；传感部分结构和几何形状的多样性；普遍适用于各种物理现象的传感，如声场、磁场、温度、旋转等；不受电磁干扰影响；可应用于高温高压、易燃易爆等恶劣环境；易复用和形成传感网络；易实现实时、在线、分布式传感等等。 |
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3．光纤传感技术的缺陷
在建筑、汽车、航空航天等广泛使用复合材料的领域，基于光纤传感技术的智能材料和智能结构有着广泛的应用前景。通过将传感元件和驱动元件嵌埋入材料和结构中，我们可以实时测量材料和结构的状态参数，如应变、温度、损伤等，并做出必要的调节和控制，从而保证结构安全并工作在最佳状态。常见的应用实例包括材料的固化过程监控、结构中的裂纹检测等等。 与此同时，光纤传感技术还存在如下一些问题： （1）光纤传感器受到制作工艺和器件发展的限制，尚未形成较大的生产规模。 （2）具备高性能、高可*的光纤传感系统在系统造价上仍然偏高，尚不能为多数工程应用所接受，需大力改进以降低成本。 （3）光纤传感技术有着极高的检测灵敏度，但同时也容易受到外界干扰的影响，如光纤陀螺仪中的非互易噪声对灵敏度的降低等等。对被测量的增敏和对噪声的去敏是所有光纤传感器都面临的主要问题。 （4）光纤传感信号与后续光电信号处理部分的配合尚未完善。部分光纤传感方案需要复杂的光信号解调机制，使得整个传感系统稳定性和一致性要求难以满足。 （5）一些光纤传感中使用的特殊工艺和器件的研制还不成熟、如光纤陀螺中所用的白光光源对频带宽度、功率、波长稳定性的要求非常高；又如利用对磁场敏感的光纤涂覆层进行磁传感的光纤传感器中，具有磁敏感涂覆的光纤长度只能做到很短，然而实际应用中却希望有上千米的长度。 （6）能够保证在恶劣环境中长期稳定可*工作的光纤传感器封装困难较大，这也对光纤传感商品的出现带来了困难。由于存在这样或那样的技术难题，实用化的光纤传感系统和商品化的光纤传感元件尚不多见。这些都阻碍了光纤传感器的应用规模和应用范围，需要在今后的工作中得到解决。 |
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