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光纖傳感器主要由光源、光纖與探測器3部分組成，光源發出的光耦合進光纖，經光纖進入調制區，在調治區內，外界被測參數作用于進入調區內的光信號，是其光學性質如光的強度、相位、偏振態、波長等發生變化成為被調制的信號光，再經過光纖送入光探測器而獲得被測參數，光纖傳感器中的光纖通常由纖芯、包層、樹脂涂層和塑料護套組成，纖芯和包層具有不同的折射率，樹脂涂層對光纖起保護作用，光纖按材料組成分為玻璃光纖和塑料光纖；按光纖纖芯和包層折射率的分布可分為階躍折射率型光纖和梯度折射率光纖兩種。光纖能夠約束引導光波在其內部或表面附近沿軸線方向向前傳播，具有感測和傳輸的雙重功能，是一種非常重要的智能材料。
2.光纖傳感器的類型及特點
光纖傳感器的類型很多，按光纖傳感器中光纖的作用可分為傳感型和傳光型兩種類型。
傳感型光纖傳感器又稱為功能型光纖傳感器，主要使用單模光纖，光纖不僅起傳光作用，同時又是敏感元件，它利用光纖本身的傳輸特性經被測物理量作用而發生變化的特點，使光波傳導的屬性(振幅、相位、頻率、偏振)被調制。因此，這一類光纖傳感器又分為光強調制型，偏振態調制型和波長調制型等幾種。對于傳感型光纖傳感器，由于光纖本身是敏感元件，因此加長光纖的長度可以得到很高的靈敏度。
傳光型光纖傳感器又稱非功能型光纖傳感器，它是將經過被測對象所調制的光信號輸入光纖后，通過在輸出段進行光信號處理而進行測量的。在這類傳感器中，光纖僅作為傳光元件，必須附加能夠對光纖所傳遞的光進行調治的敏感元件才能組成傳感元件。
3.光纖傳感器的應用
光纖傳感器的應用范圍很廣，幾乎涉及國民經濟的所有重要領域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環境中使用，解決了許多行業多年來一直存在的技術難題，具有很大的市場需求。主要表現在以下幾個方面的應用:
(1)城市建設中橋梁、大壩、油田等的干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器的應用。光纖傳感器可預埋在混凝土、碳纖維增強塑料及各種復合材料中，用于測試應力松弛、施工應力和動荷載應力從而來評估橋梁短期、施工階段和長期營運狀態的結構性能。
(2)在電力系統，需要測定溫度、電流等參數，如對高壓變壓器和大型電機的定子、轉子內的溫度檢測等，由于電類傳感器易受強電磁場的干擾，無法在這些場合中使用，只能用光纖傳感器。分布式光纖溫度傳感器是近幾年發展起來的一種用于實時測量空間溫度場分布的高新技術，分布式光纖溫度傳感系統不僅具有普通光纖傳感器的優點，還具有對光纖沿線各點的溫度的分布式傳感能力，利用這種特點我們可以連續實時測量光纖沿線幾公里內各點的溫度，定位精度可達米的量級，測溫精度可達1度的水平，非常適用于大范圍多點測溫的應用場合。
(3)在石油化工系統、礦井、大型電廠等，需要檢測氧氣、碳氫化合物、CO等氣體，采用電類傳感器不但達不到要求的精度，更嚴重的是會引起安全事故。因此，研究和開發高性能的光纖氣敏傳感器，可以安全有效地實現上述檢測。
(4)在環境監測、臨床醫學檢測、食品安全檢測等方面，由于其環境復雜，影響因素多，使用其它傳感器達不到所需要的精度，并且易受外界因素的干擾，采用光纖傳感器可以具有很強的抗干擾能力和較高的精度，可實現對上述各領域的生物量的快速、方便、準確地檢測。目前，我國水源的污染情況嚴重，臨床檢驗、食品安全檢測手段比較落后，光纖傳感器在這些領域具有極好的市場前景。
(5)醫學及生物傳感器。醫學臨床應用光纖輻射劑量計、呼吸系統氣流傳感系統;圓錐形微型FOS測量氧氣濃度及其他生物參數;用FOS探測氫氧化物及其他化學污染物;光纖表面細胞質?；蚪M共振生物傳感器;生物適應FOS系統應用于海水監測、生化技術、醫藥。
光纖傳感器在實踐中運用到的例子舉不勝舉，這些技術都是多學科的綜合，涵蓋的知識面廣，象光纖陀螺，火花塞光纖傳感器，光纖傳感復合材料，以及利用光纖傳感器對植物葉綠素的研究等等；隨著科技的不斷進步，越來越多的光纖傳感器將面世，它將被應用到生產生活的每一個角落。
4.光纖傳感器的技術發展方向
光纖傳感技術經過20余年的發展也已獲得長足的進步，出現了很多實用性的產品，然而實際的需要是各種各樣的，光纖傳感技術的現狀仍然遠遠不能滿足實際需要。目前，光纖傳感器技術發展的主要方向是。
(1)傳感器的實用化研究。即一種光纖傳感器不僅只針對一種物理量，要能夠對多種物理量進行同時測量。
(2)提高分布式傳感器的空間分辨率、靈敏度，降低其成本，設計復雜的傳感器網絡工程。注意分布式傳感器的參數，即壓力、溫度，特別是化學參數(碳氫化合物、一些污染物、濕度、PH值等)對光纖的影響。
(3)傳感器用特殊光纖材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纖、熒光光纖、電極化光纖的研究等。這些將是以后傳感器進一步發展的趨勢。
(4)在惡劣條件下(高溫、高壓、化學腐蝕)低成本傳感器(支架、連接、安裝)的開發和應用。
(5)新傳感機理的研究，開拓新型光纖傳感器。
參考文獻
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[3]吳瓊,吳善波,劉勇,袁長迎.新型光纖傳感器的設計及其特性研究[J].儀表技術與傳感器,2007,11.
[4]李文植.光纖傳感器的發展及其應用綜述,科技創業月刊,2006,7.
一、基于傳感技術探究實驗設計
在教學實踐中我利用傳感技術儀器進行實驗能夠得到很好的實驗效果。分析教材、根據教學目標及學生的年齡特點合理選擇利用數字化傳感器材能夠有效提高課堂實驗效果。課堂實驗探究的高效，傳感技術儀器的有效使用，不僅需要分析教材，合理選材，還需要精心設計實驗方案。只有通過有效的實驗設計和規范的實驗操作，以學生為主體性，讓學生配合教師來完成實驗，學生便于理解，又可增加學習興趣，才能使實驗變得簡單易行，達到教學目標。以下是四上年級《運動起來會怎樣》一個有關于心率傳感器的實驗。首先，連接手握心率傳感器、界面和計算機。其次，啟動LoggerPro或LoggerLite軟件，最后，程序將自動識別手握心率傳感器，這樣就可以準備采集數據了。測量一個人在激烈活動，例如做跳躍運動前、之間和之后的心率；測量一個人在運動后的心率返回平常心率要多久。讓學生在探究實踐的過程中，注重體驗和感悟，又便于學生對知識的接受和理解，從而也激發學生的興趣。
二、傳感技術探究實驗室的組建
為了提高實驗探究效率，保證實驗教學的有效開展，創建探究實驗室，合理利用“數字化”儀器設備是非常重要的。數據采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲存實驗數據并根據探究需測定的參數。通過政府采購，我們采購到探究實驗室套材，主要有濕度、音高、音量、光強、pH值、溶解氧濃度、電流、電壓、氧氣含量、二氧化碳含量等傳感器，還可以根據需求來自行選擇；同時，這些儀器的輕巧與便攜還為學生進行戶外探究提供了可能。計算機軟件的安裝將傳感器插入計算機時，傳感器可以精確地測量實驗中獲取的各種數據，并通過數據采集器傳到計算機中，計算機經由配套軟件將數據以表格和圖像的形式呈現，并進行分析處理。
三、傳感技術實驗器材在拓展課程中的應用
基于激光傳感器的船舶交通量觀測系統,以激光傳感器作為船舶數據的采集手段,實現船舶特征識別;以多激光傳感器在航船舶通行檢測系統為基礎,采用多源數據融合和機器學習方法實現船舶特征辨識和自適應誤差控制。
由于系統中選用了兩臺不同型號的激光傳感器作為船舶特征信息的采集,它們采用的數據接口各異。因此,需選用不同的傳輸方式獲取其數據信息。通過對三種方案的實踐和比較,最終得到了合適的傳輸方案。
激光傳感器數據的傳輸
1、激光傳感器
激光傳感器船舶交通量觀測系統由數據采集子系統、數據處理子系統和輔助子系統三個部分組成。數據采集子系統中的激光傳感器通過自身激光頭的旋轉,對物體進行短時間的線掃描,從而實現對被測物截面的二維掃描,可實時采集航道上的目標圖像。數據采集子系統主要由兩臺激光傳感器組成。
2、激光傳感器數據的傳輸
傳輸方案:
傳輸方案:本方案為最初設計的傳輸方案,設計基于設備簡單、造價低廉、安裝方便的原則。 具體方案1號激光器采用以太網的無線傳輸,2號激光器由于沒有網絡接口,采用了通訊電纜RS422方式傳輸。
極限型相對于濃差型，不需要參比氣，在固體電解質的陰極側進一步設置限制氣體擴散的擴散層。當在固體電解質兩側施加一電壓，陰極附近的氧得到電子形成O2-，O2-通過固體電解質到達陽極被還原失去電子產生氧，在電極電路中產生可測泵電流，這相當于一個電化學氧泵。施加的電壓增大，泵氧速度增大，當電壓超過某一數值，氣體擴散速度小于泵氧速度，泵電流達到極限值。依據擴散孔隙大小，分為普通擴散（孔徑遠大于分子平均自由程）和克努森（孔徑遠小于分子平均自由程）擴散。在擴散層參數（擴散系數、孔截面積、孔長度）固定時，普通擴散（如小孔型）的極限電流與氧分壓的對數成正比；克努森擴散（如多孔型）的極限電流與氧分壓成正比。極限型在理論空燃比附近以及濃燃燒（貧氧）區域產生電信號極其微弱，因此主要用于稀?。ǜ谎酰┤紵l動機（即作為稀薄空燃比型）。極限型需要加熱器使得固體電解質達到工作溫度。為了調整傳感器的響應時間，極限型也發展了套管式、平板式。根據擴散層類型，極限型包括物理擴散障礙型（包括小孔擴散和多孔擴散）、化學擴散障礙型（致密型）。物理擴散障礙的材料一般為Al2O3；化學擴散障礙的材料是固體電子-離子混合導體，后者是依靠混合導體兩側的氧化學勢差，通過混合導體的晶格缺陷將O2-傳輸至氧泵電池的陰極，混合導體的材料可為鈣鈦礦結構的鑭系過渡金屬氧化物（如鑭鍶錳、鑭鍶鈷、鑭鍶鎳、銣鍶鈷、銣鈣鈷等）、稀土與過渡金屬摻雜的氧化鈰和氧化鋯為基體的螢石與燒綠石型氧化物。另外，利用濃差電池原理和電化學氧泵原理可組成管式或板式雙電池型寬域氧傳感器，該型傳感器可用于整個濃燃燒和稀薄燃燒范圍的空燃比控制。
2氧化物半導體型
在氧化物半導體表面上形成一對電極。根據周圍氣氛的分壓，氧化物半導體（如TiO2、Nb2O5、CeO2、CoO2、SnO2、ZnO等）自身進行氧化或還原反應，導致半導體的電阻發生變化。在溫度固定時，半導體電阻的對數與氧分壓的對數成正比。該型傳感器需要加熱器使得半導體達到工作溫度，不需要參比氣，按照結構分為燒結體型（片狀）、薄膜型、厚膜型。
3場效應晶體管（FET）型或肖特基勢壘二極管型
電極形成在FET的YSZ柵上或半導體表面的氧敏膜上。在氣/鉑/YSZ或氣/鉑/TiO2三相界面上，氧被催化為O2-，使得鉑/YSZ或鉑/TiO2界面的電位發生變化，進而使得FET閾值電壓或二極管端電壓發生變化，通過測量FET閾值電壓或二極管端電壓變化獲得氧分壓。該型傳感器適用于室溫到高溫。
4混合電勢型
1.1無線傳感網絡技術很受大眾的喜歡與它的高科技的發展是分不開的，而且許多國家也很重視它的發展，世界各國的工業界、高科技界和學術界對無線傳感網絡的發展展開了猛烈的攻勢，希望可以通過靠科技技術的結合實現無線傳感網絡技術的進步，許多國家還將無線傳感網絡技術列入國家的重點研究技術，而且一些周刊和雜志對無線網絡的評價也很高，認為無線傳感網絡技術是未來引領世界計算機進步的主要技術。
1.2無線傳感網絡技術在我國的發展還很緩慢，這主要是由于無線傳感網絡技術在我國出現的時間比較晚，無線傳感網絡技術在我國的研究方案中還處在初級階段，與西方一些發達國家相比，存在嚴重的滯后性，我國在無線傳感網絡技術上的研究主要局限在仿真計算和網絡協議等，在人們的生活和軍事中的應用還很少，而且無線網絡現在已經可以用來作環境監測，我國卻沒有將無線傳感網絡技術應用到實處。
1.3目前，中國的未來技術研究方向中有幾項是專門針對無線傳感網絡技術進行直接論述的，而且在一些重大會議的決策里面，也將無線傳感網絡技術列為三大前沿信息技術，無線傳感網絡技術中的自發組織網絡技術和智能感知技術都成為中國重點信息技術研究，無線傳感網絡技術在我國如此重視的情況下一定會有所成就，無線傳感網絡技術也成為社會信息技術發展的必然，在我國，信息技術領域廣泛地被應用已經成為不爭的事實，對人們的生活、工作和社會的發展帶來很深刻的影響。
2無線傳感網絡技術的應用發展
2.1無線傳感網絡技術在環境監測方面的應用和發展現代社會，人類的生活水平在逐漸的提高，人們對于環境的探討也越來越重視，環境方面的應用科學也越來越多，傳統的環境探索的模式已經不能滿足人們對環境探索強烈的欲望，而且關于環境的采集數據的難度也越來越大。無線傳感網絡技術的出現及時地解決了環境探索方面的難關，無線傳感網絡技術對戶外的野生動物的跟蹤、發現和保護做出了巨大的貢獻，通過無線傳感網絡技術，人們能夠對各種野生動物的生存成長環境做監測，比如說動物生存環境的氣象、洪澇災害、地球的物理環境、環境的污染狀況、大氣的監測等等，根據監測的結果采取必要的保護措施和改善措施。
2.2無線傳感網絡技術在軍事領域的應用和發展無線傳感網絡技術起于軍事領域，無線傳感網絡技術在軍事上的應用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛，將無線傳感網絡器安置在國家的邊疆防線上，士兵可以直接通過無線傳感網絡技術對國家邊疆進行防御，接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應用就是可以對目標進行定位，以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進攻，還可以通過無線傳感技術對無人駕駛的車輛進行擺布，戰爭結束后，無線傳感網絡還能對戰場的破壞性和環境污染程度進行監測并且評估。
2.3無線傳感網絡技術在家庭生活中的應用和發展無線傳感網絡技術最貼近人的生活的應用就是在家庭生活中的應用，無線傳感網絡器可以為人民的生活提供很多方便，并且能夠使人們的生活環境更舒適，無線傳感網絡技術為人們的生活提供比較人性化智能家居，比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機和微波爐等，這樣用戶就可以在遠處遙控這些家用產品，而且還能通過無線傳感技術在家里的主要房間安裝監測器，以便隨時控制家里的安全。
2.4無線傳感網絡技術在醫療衛生行業的應用和發展無線傳感網絡技術在健康護理人的方面的應用主要是用來對患者和醫生的行為進行監測，人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數據，將無線傳感網絡技術安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情，并得到及時的救治，無線網絡傳感技術在不久的將來會更加的方便，用途也會更加的多，還能實現醫療的遠程遙控。
3結束語
現在在各個領域當中都普遍的運用到了傳感器技術，集成化方向已經成為機電系統當中的傳感器技術的發展趨勢，集成化傳感器具有較強的穩定性、較輕的重量、較小的體積以及較高的可靠性等特點，同時還具有較低的生產成本，非常容易實現批量生產，因此具有非常廣闊的發展前景。
2傳感器技術在機電技術當中的應用
由于傳感器的電磁兼容性能比較強，因此具有較高的數據存儲技術可行性，同時還不容易丟失其中的模塊參數。智能濾波算法以及A/D轉換技術等先進的技術都在傳感器當中得到了應用，就算是滿量程的時候，傳感器仍然可以使穩定的輸出碼得到保證。傳感器的通訊接口屬于標準的接口，其能夠與計算機進行直接的連接，同時也可以連接標準的工業控制總線，具有十分靈活的使用方式。
2.1在機器人中傳感器技術的應用
作為典型的仿生裝置，機器人對傳感器技術進行了充分的應用。通過將感知到的物理量向電量進行轉化，機器人就可以實現信息輸出，在這個過程中對機器人傳感技術進行了充分的利用，其中包括兩方面的內容，也就是外部傳感器以及內部傳感器。外部傳感器需要通過檢測外部信息，從而對工作環境進行判別，為機器人提供必要的信息，使之能夠對操作對象進行準確的控制。而實施系統的控制是內部傳感器的主要功能，其能夠對機器人的狀態進行有效的檢測，保證機器人在工作的過程中能夠按照要求來進行。內部傳感器可以將具有價值的信息提供給外部傳感器，從而能夠使機器人對外部的環境產生有效的感知，并且將相應的動作做出。與此同時，在科技生產的過程中，還可以利用對機器人的操作從而能夠對反饋的意見進行獲取。
2.2在機械制造行業中傳感器技術的應用
由于在機械制造行業當中需要實施包括加工精度等在內的動態特性測量，因此要利用傳感器針對機械阻抗以及振動等相關部件當中的參數進行測量，從而對其動態特性進行檢驗。如果需要在線監測與控制超精加工中的零件尺寸的時候，就要利用傳感器將相關的信息提供出來。比如利用傳感器針對數控車床中車刀的位置進行檢測；由于工件的表面精度以及尺寸在很大程度上都會受到刀尖形狀的影響，可以采用在車刀上放置的振動傳感器對其鋒銳的程度進行檢驗。還可以利用液面傳感器針對液壓系統中的油量以及車床中的油進行監測。
2.3在環境當中傳感技術的應用
傳感器網絡在環境監測當中通常具有一系列的優點，其中包括無需專人現場維護、可以長期不用對電池進行更換、具有十分簡單的布置等?？梢岳脤濣c進行密集的布置，從而對微觀的環境因素進行觀察。在環境監測領域當中對傳感器網絡具有非常廣泛的應用，其中包括微觀觀測生物群落、森林火災報警、觀察氣象現象、觀測海島鳥類的生活規律等。
2.4在火災報警當中傳感器技術的應用
防災報警裝置是現代建筑必須要具備的，其中最為關鍵的就是火災報警系統。在發生火災的時候一般都會出現有害氣體、高溫、火光以及煙霧等。如果將傳感器運用到火災報警系統當中，就可以對異常的信號進行轉化，使之變成容易進行傳送的形式，然后就可以利用消防網絡向指揮中心提供火災地點的報告。
3結語
傳感器是一種檢測裝置，其測量對象是被檢測系統的信息，然后將其以不同的形式進行傳輸、處理和管理等工作，從而能夠實現對被檢測系統信息數據的自動測量和控制。簡單來說，傳感器的作用就是類似于人的感覺器官，幫助機電一體化系統探索和發現系統當中存在的問題。因此，將傳感器技術應用于檢測機電一體化系統的操作對象以及運行環境狀態，能夠精確、快速的獲取機電一體化系統的運作信息，有效地提高了機電一體化系統的運行水平。目前，傳感器技術已經被廣泛用于人們的生活和生產當中，引起了人們的高度重視。但是與此同時，由于傳感器技術在我國的起步較晚，在發展過程中仍然存在著一些局限性，因此為了提高傳感器技術的精確度，還需要對其進行進一步的改進與完善。
2傳感器技術在機電一體化中的應用價值
機電一體化技術包含機械制造技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術以及人工智能技術等多方面內容，在發展過程中直接導致了自動化技術的產生。而從某種程度上說，傳感器技術是機電一體化發展過程中不可缺少的關鍵技術，影響著機電一體化系統的自動化程度，具有非常重要的應用價值。
2.1傳感器技術在機械加工過程中的應用
眾所周知，在機械加工的過程中，需要檢測的地方有很多，下面將從兩個個方面進行簡要介紹：第一，將傳感器技術應用于機械的切削過程和機床運行過程?，F階段，在切削方面，傳感器技術主要是對切削過程中的機械設備切削力的變化狀態進行控制，通過分析這個過程當中的相關數據，從而實現對設備運行狀態的了解，保證切削過程的順利進行，提高切削過程的生產效率，以及降低材料的消耗量。將傳感器技術應用到機床的運行當中，主要是為了對機床的驅動系統、溫度進行檢測，從而保證機床運行的安全性，通過分析得到的相應參數，從而不斷提高機床的運行效率和精度。第二，將傳感器技術應用到工件的生產過程。與切削和機床的運行過程相比，工件的生產過程監視是非常重要，而且研究和應用也是最早、最多的。首先，在加工之前需要對所用的加工設備和坯件進行自動檢查，從而保證加工過程的正常進行，比如說自動判斷和調整坯件的夾持方位等；其次，在加工過程中，也有嚴格的要求，對切削的剫、力度、扭矩等參數都需要進行自動檢測，以保證加工條件處于最佳狀態，除此之外，對于在這個過程中加入傳感技術的其他目的還在于提高切削過程的生產效率；最后，在加工完成之后還需要對工件的合格與否進行測量，例如工件的尺寸、粗糙程度、形狀等，由于檢查的過程比較繁瑣和復雜，所以這些檢測需要能夠自動的進行，并且可以將檢測結果直接輸入到下一道程序，從而選用合格的產品。
2.2傳感器技術在汽車行業中的應用
近年來，隨著傳感器技術在汽車行業中的廣泛應用，現代汽車不斷朝著智能化、小型化和電子化發展，進入了全新時期。目前，在汽車的制造過程中，為了實現汽車的機電一體化，需要用自動控制系統來代替傳統的機械式控制裝置，將先進的監測和控制技術擴大到汽車的全身，從而全面改善汽車的功能，不斷增加汽車的人性化服務、減少排氣污染和汽油損耗、提高汽車的安全駕駛和舒適性。比如說，在實現汽車的一體化過程中，凡是和電子控制有關的系統或是裝置都離不開傳感器的應用，尤其是在安全報警裝置、信息裝置和自動變速器等裝置當中，所以這也要求傳感器能夠適應惡劣的環境，無論是塵土彌漫還是風雨交加的時候，都能夠保證具有很好的密封性，與此同時還應該具備一定的抗干擾能力，尤其是安裝在汽車發動機內的傳感器，需要能夠承受得住發動機在工作時的高溫和高壓環境。
3我國傳感器技術在機電一體化中的發展現狀和未來方向
