光纖傳感器在物聯網關鍵技術中的應用

摘要：隨著近年來光纖傳感技術的發展，光纖傳感器越來越多的應用于物聯網中原始數據的采集。為了可以將光纖傳感器更好的應用于物聯網技術，文中在描述了物聯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、電力工業、建筑工程、軍事安防和醫療領域的實際應用情況，最后提出了光纖傳感器在物聯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；物聯網；傳感網絡；技術

隨著現代科學技術的發展，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。在新興的物聯網技術推動下，如何將光纖傳感器與物聯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 物聯網
1．1 物聯網的概念
籠統來說，物聯網就是將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。具體來說，物聯網就是通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議把物品與互聯網連接起來進行信息交換和通訊，從而實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
1．2 物聯網的發展進程
物聯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“物聯網”概念。2005年11月，國際電信聯盟(ITU)發布了《TTU互聯網報告2005：物聯網》，使用了“物聯網”的概念。2009年1月，在奧巴馬總統與美國工商界領袖的圓桌會議上，IBM首席執行官彭明盛(Samuel Palmisano)提出了“智慧地球”(Smarter Planet)的概念。此時，物聯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：“加快物聯網的研發應用。加大對戰略性新興產業的投入和政策支持。”目前，物聯網技術已被列為國家五大新興戰略產業之一。
1．3 物聯網的關鍵技術
從物聯網的概念可以看到，物聯網技術涉及了現代電子技術、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，傳感器是現代信息系統常用的信息采集工具；網絡通信技術，物聯網終究是一個網絡，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等部分組成，由光源發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為電信號，最后經信號處理系統得到被測量，如圖1所示。

2．2 光纖傳感器的分類
根據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生變化。這類傳感器的優點是結構緊湊、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。
在物聯網技術中，目前應用較多的是非功能型光纖傳感器。