光纖傳感器在物聯(lián)網關鍵技術中的應用
摘要:隨著近年來光纖傳感技術的發(fā)展,光纖傳感器越來越多的應用于物聯(lián)網中原始數(shù)據(jù)的采集。為了可以將光纖傳感器更好的應用于物聯(lián)網技術,文中在描述了物聯(lián)網技術和光纖傳感技術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(yī)療領域的實際應用情況,最后提出了光纖傳感器在物聯(lián)網技術中的應用還需要解決造價高、產品集成化和實用化困難的問題。
關鍵詞:光纖傳感器;物聯(lián)網;傳感網絡;技術
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,光纖傳感器技術迅速崛起,并越來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)網技術推動下,如何將光纖傳感器與物聯(lián)網技術完美融合無疑將成為當今科學技術研究的熱點問題。
1 物聯(lián)網
1.1 物聯(lián)網的概念
籠統(tǒng)來說,物聯(lián)網就是將各種信息傳感設備與互聯(lián)網結合起來而形成的一個巨大網絡。具體來說,物聯(lián)網就是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、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)網連接起來進行信息交換和通訊,從而實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。
1.2 物聯(lián)網的發(fā)展進程
物聯(lián)網本身并不是一個嶄新的概念,已經擁有了十多年的歷史。1995年比爾·蓋茨在未來之路》一書中提出了物聯(lián)網的理念。1999年,麻省理工學院的自動識別技術中心(Auto-ID Center)的Ashton教授最先提出了“物聯(lián)網”概念。2005年11月,國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《TTU互聯(lián)網報告2005:物聯(lián)網》,使用了“物聯(lián)網”的概念。2009年1月,在奧巴馬總統(tǒng)與美國工商界領袖的圓桌會議上,IBM首席執(zhí)行官彭明盛(Samuel Palmisano)提出了“智慧地球”(Smarter Planet)的概念。此時,物聯(lián)網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)網的研發(fā)應用。加大對戰(zhàn)略性新興產業(yè)的投入和政策支持。”目前,物聯(lián)網技術已被列為國家五大新興戰(zhàn)略產業(yè)之一。
1.3 物聯(lián)網的關鍵技術
從物聯(lián)網的概念可以看到,物聯(lián)網技術涉及了現(xiàn)代電子技術、通信技術以及網絡技術等諸多新技術,但其中的關鍵技術主要有:射頻識別技術,它是一項利用射頻信號實現(xiàn)無接觸信息傳遞從而達到識別目的的技術;傳感器技術,作為獲取信息的關鍵器件,傳感器是現(xiàn)代信息系統(tǒng)常用的信息采集工具;網絡通信技術,物聯(lián)網終究是一個網絡,最基礎的物物之間的感知和通信仍然是不可替代的關鍵技術。
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(tǒng)等部分組成,由光源發(fā)出的光通過傳輸光纖到達敏感元件(傳感頭),光的某一性質在此受被測量調制,已調制的光信號經光電探測器轉變?yōu)殡娦盘枺詈蠼浶盘柼幚硐到y(tǒng)得到被測量,如圖1所示。
2.2 光纖傳感器的分類
根據(jù)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。
功能型光纖傳感器中光纖既是導光介質也是敏感元件,光在光纖內受被測量調制而發(fā)生變化。這類傳感器的優(yōu)點是結構緊湊、靈敏度高,但是需要特殊光纖和先進的檢測技術,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受被測量調制。這類光纖傳感器無需特殊光纖及其他特殊技術,因此比較容易實現(xiàn)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合。目前,已實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)網技術中,目前應用較多的是非功能型光纖傳感器。
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