件或材料常规工作的同时实现对其安全运转、以及故障的实时监控。将光纤应用于桥梁测试中,可实现对桥梁钢索的索力及预应力连续混凝土梁内部应力、应变特性的测量和测控,从而构成智能桥梁。加拿大的rotest公司基于fabry-perot白光干涉原理研制的光纤传感器具有很高的精度和重复性,可安装在材料或建筑物表面或埋入内部,对应变、位移、裂缝、空隙压力等进行监测;我国的缪延彪教授建立了一种新的波长干涉仪试验系统,该系统可实现较大范围的绝对距离测量。 3.3 航天航空导航系统应用 上世纪90年代,vali和shorthill首次提出并实验验证了i-fog原理,同时通过采用消偏结构、3轴i-fog、edfa光源等新型光纤器件和技术,可使光纤光栅传感器具有成本低、体积小、重量轻和性能高等优势,故在航天及军事领域获得了广泛的应用。例如,汉普顿大学和nasa兰利研究中心。利用光纤光栅温度/剪切应力传感器,来分辨温度和剪切应力引起的布拉格波长偏移,从而广泛应用于空气动力学设备。 3.4 工矿企业系统 基于光纤的弹光效应,fbg器件的应力传感器已被广泛应用于应力监测中。在许多特殊场合,如核工业、
什么是光纤陀螺呢?它是随着光纤技术的迅速发展而出现的一种新型光纤旋转传感器。近年来,传感器朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中,光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。 光纤陀螺主要由光源、探测器等有源器件和光纤耦合器、相位调制器等无源器件以及光纤组成。自从1976年美国犹他大学的vali和shorthill等人成功研制第1个光纤陀螺(fiber-optic gyroscope, fog)以来,光纤陀螺已经发展了30多年。在这30多年的发展过程中,许多基础技术如光纤环绕制技术等都得到了深入的研究。 光纤陀螺的发展是日新月异的。不仅是科学家热心于此,许多大公司出于对其市场前景的看好,也纷纷加入到研究开发的行列中来。由于光纤陀螺在机动载体和军事领域的应用甚为理想,因此各国的军方都投入了巨大的财力和精力。 光纤陀螺具有质量轻、体积下、成本低、精度高、可靠性高等优势,这些突出特点使其在航天航空、机载系统和军事技术上的应用十分理想,因此受到用户特别是军队的高度重视,以美、日、法为主体的光纤陀螺仪研究工作已取得很大的进展。光纤陀螺仪研究工作大部分集中在干涉
其中光纤和电导线的嵌入均已实现了自动化,为智能型服装的商业化解决了又一难题。 智能材料作为桥梁、大坝等混凝土大型建筑的监测系统已在国外多处工程中通过安装测试并付诸应用。此外,智能材料在航空航天领域的应用也日趋广泛,尤其是采用光纤光栅和光纤分布式应力、温度测量系统进行恶劣环境条件-高温、变形的多参量监测取得了明显的效果。图14勾勒出分布式传感器在航天领域多参量监测中的应用方案。 3、光纤陀螺及惯性导航系统 光纤陀螺(i-fog)及惯导系统历经25年的发展,目前已进入实用阶段。 从1976年vali和shorthill首次提出并实验验证i-fog原理之后[2]的五年间,世界范围内的主要工作集中于基本结构的研究、结构小型化、开环和闭环结构的讨论等。图15显示出光纤陀螺的标准结构[10]。 从1980到1990年的十年中,对系统误差因子和光纤器件的研究取得了显著的进展,新型的sld光源、保偏光纤及耦合器的采用,以及特殊的绕制技术为陀螺的实用化铺平了道路。上世纪90年代,中级的i-fog由于采用了消偏结构、3轴i-fog、edfa光源等新型光纤器件和技术,实现了成本降低、体积减小和性能提高目