光纤技术在物联网中的应用

　　采用Mach-Zehder或Michelson干涉仪的光纤相位检测技术具有极高的灵敏度，但需解决偏振衰落及相位衰落等技术问题；而在Sagnac干涉仪中不需要考虑相位衰落和光源相位噪声问题， 偏振衰落问题也可通过在干涉仪中插入Lyot退偏器的方法得到很好解决， 因此基于Sagnac干涉仪的光纤水听器与基于Mach-Zehder干涉仪的光纤水听器相比有其独特优势。

　　在水听器应用中，由于水下声场的复杂性，单元水听器无法获得目标的详细信息，必须依靠超大阵元数目的高度复用的传感器阵列。通过水听器阵列完成声场信号的波束形成，实现对水下目标的定位与指向。为降低成本与体积．多路复用技术被广泛的用到了水声信号传输领域。多路复用技术的使用对水声信号的处理能力提出了更高的要求。需要处理的是水听器阵列的海量信号，对处理速度要求高。通常可采用一种基于FPGA和DSP的光纤传感信号实时处理系统，来完成多路复用信号的解复用以及实时快速解调。

　　(五)传感光纤与传感光缆

　　用来制作光纤传感器的光纤称为传感光纤。传感光纤的主要类型就是常规的单模光纤或多模光纤，例如，BOTDR光纤温度和应变传感器使用单模光纤，而用于ROTDR光纤温度传感器的是多模光纤；用于相位调制型的光纤Sagnac干涉仪的也可采用保偏光纤；根据普朗克定律通过辐射量检测来实现测温的光纤温度传感器采用大芯径光纤；而用于制作光纤光栅的则是纤芯高掺锗的光敏光纤。

　　在光纤传感网络中，传感光缆是一个非常重要的部件。它不仅是联接光纤传感器和控制中心的传感信号的传输介质，在分布式光纤传感系统（如OTDR或干涉型传感系统）中，同时兼任传输和传感两种功能。因而它的结构形式和功能可能与常规的通信光缆很不相同。例如，在传统的通信光缆中， 光缆必须设计成将光缆中的光纤与外界应力相隔离， 也就是说光纤不应直接受外力影响，以保证光缆中光纤的长期使用寿命。而在应变型传感光缆中，必须让外界应力直接传递到光缆中的光纤上， 从而实现应变测量。这类传感光缆使用时需直接嵌埋于被检测应变及变形的土木结构件内部、或直接粘接在其表面。而与此同时，还需对传感光缆中的光纤进行环境和机械保护。在某些应变型传感光缆使用中，传感光纤通过粘接剂粘合在被测的金属或混凝土基板上，光纤与基板之间有光纤涂层和粘接剂两层物质相隔，除了要求这些物质的物理性能，如热胀系数、杨氏模量、泊松比等尽量匹配外，光纤和其涂层之间必须有良好的结合力，否则在应变测量中，因光纤与涂层之间的滑移会产生测量误差。常规的光纤的紫外固化丙烯酸树脂涂层的剥离力为1.3~ 8.9 N，这对于上述应变测量远远不够，必须开发出高剥离力的光纤涂层。

　　又如，在 BOTDR分布式传感系统中，由BOTDR发出的布里渊散射光通入单模光纤中传输时， 当单模光纤受到应力而产生应变或温度变化时，光纤中的布里渊散射光就会产生频移，通过频移的计算可得出光纤所受应变和温度变化数值。为了区分温度和应变所导致的不同测量结果，可设计一种双芯光缆，在此光缆中，一根光纤以松套状态，另一根光纤以紧套状态置于光缆中。这样，在测量中，从松套光纤可测得温度变化数值，而紧套光纤同时测得温度和应变数值，从后者减去前者数值，即可得应变数值。

　　另外，常规通信光缆使用温度范围为-40℃(极端温度为-60℃.) ~ +60℃。而传感光缆的应用范围极为广泛，有时可能在-150℃ ~ +300℃的极端温度下使用，这时，光纤和光缆的材料和结构都会有很大变化。例如采用聚酰亚胺涂层代替丙烯酸树脂涂层，用氟塑料代替聚烯烃作为光缆结构材料等等。

　　从上述几个例子可见，传感光缆的设计和制造远比常规通信光缆复杂。而有了高质量的传感光缆才能将光纤传感系统的优点更充分发挥出来。这对光纤光缆行业来说，其任务还是任重道远的。