2014年我国光纤传感器及智能仪器仪表行业基本情况分析（图）

    1、光纤传感器及智能仪器仪表的基本概念

    传感器是能感受规定的测量，并按一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，定义中“规定的测量”一般是指非电量信号，主要包括各种物理量、化学量和生物量等，在工程中常需要测量的非电量信号有压力、应变、温度、流量、位移、速度、加速度、转速、浓度等，而“可用输出信号”是指便于传输、转换及处理的信号，主要包括光、电等信号。

    智能仪器仪表是用于检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性等参数的器具或设备。智能仪器仪表具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能。智能仪器仪表是计算机与测试技术相结合的产物，智能仪器仪表内部带有处理能力很强的智能软件。智能仪器仪表不再是简单的硬件实体，而是硬件和软件的有机结合。随着物联网的发展以及计算机、网络和通讯技术的迅猛发展以及综合自动化程度的不断提高，仪器仪表的发展趋于智能化、数字化和网络化的发展要求，智能仪器仪表无疑将成为仪器仪表行业未来发展的重要方向。

    传感器及智能化仪器仪表行业是国民经济的基础性、战略性产业，是信息化和工业化深度融合的源头，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器、智能化仪器仪表及其所构成的测控系统是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。

    光纤传感器及智能仪器仪表属于传感器及智能仪器仪表行业的子行业，它是伴随着光纤技术和光纤通信技术迅猛发展而兴起的新兴产业，行业以光纤传感系统为核心技术。光纤传感技术是一种以光纤中的导波原理为理论基础的新型传感技术，以光纤为媒介感知和探测外界被测信号，其在传感方式、传感原理以及信号的探测和处理等方面都比传统的电学传感技术有着明显的差异，在相关应用领域具有绝对性的技术优势。

    智研咨询发布的《2014-2019年中国光纤传感器行业市场研究与投资战略规划报告》显示，随着社会经济的发展以及各种信息容量的快速增长，光纤传感技术在过去几十年的生活和工业中得到了越来越广泛的重视。由于光纤传感技术可以用于温度、压力、位移、液面、电流、应变等物理量的量测，可以安全有效地应用于各种恶劣环境中，其下游应用领域十分广泛，涉及到国民经济和国防领域以及人们的日常生活的各个方面。

    传感器及智能仪器仪表处于物联网产业链的上游，是整个物联网产业中需求量最大和最基础的环节。随着物联网等新兴产业的兴起，传感器及智能仪器仪表产业成为世界各国在高新技术发展中争夺的一个重要领域。近年来随着光纤通信及光网络技术的发展，光纤传感器及智能仪器仪表作为物联网的重要组成部分，因其容易实现高密度、大容量、高精度、高可靠性的传感网络，作为传感层形成“光联网”，融入“物联网”技术发展的需求，进而推动物联网产业的发展。

    2、光纤传感技术介绍

    （1）光纤传感技术的工作原理及特点

    光纤传感技术的基本原理是在受到压力、温度、电场、磁场外界环境因素的影响时，光纤中传输的光波容易受到这些外在场或量的调制，因而光波的表征参量如强度、相位、频率、偏振态等会发生相应改变，通过检测这些参量的变化，就可以获得外界被测参量的变化信息，实现对外界被测参量的“传”和“感”的功能。其具体工作原理是由光源发出光波，通过置于光路中的传感元件，将待测外界信息如温度、压力、应变、电场等叠加到载波光波上；承载信息的调制光波通过光纤传输到探测单元，并经信号处理后检测出随待测外界信息变化的感知信号，从而实现传感功能。

资料来源：产业信息网整理

    根据光纤传感技术的工作原理所形成的光纤传感器及智能仪器仪表系统，主要包括光源、传输光纤、传感元件、光电探测器和信号处理单元等五个部分。光源相当于一个信号源，负责信号的发射；光纤是传输媒介，负责信号的传输；传感元件是感知外界信息，相当于调制器；光探测器负责信号的转换，将光纤送来的光信号转关成电信号；信号处理电路的作用是还原外界信息，相当于解调器。光纤传感技术作为一种新型技术，其技术特点主要表现在以下几个方面：

    1）抗电磁干扰、绝缘性好、耐腐蚀

    作为传感介质的光纤或者光纤器件，其材料主要成分为二氧化硅，是本质安全的。因此光纤传感技术具有抗电磁干扰、防雷击、防水防潮、耐高温、耐腐蚀等特点，可以在条件比较恶劣的环境中（如强辐射、高腐蚀、易燃易爆、高温高压、深水矿井等场所）使用。

    2）体积小、质量轻、可塑性强

    光纤作为传感技术的主要组成部分，其体积小、质量轻，而且可以进行一定程度的弯曲，因此可以随被测物体形状改变走向，能最大限度的适应被测环境，既可以埋入复合材料内，也可以粘贴在材料的表面，与待测材料有着良好的相容性。

    3）带宽大、损耗低、易于长距离传输

    光纤的工作频带宽而且光波在光纤中的传输损耗小（如1550nm 光波在标准单模光纤中的传输损耗只有0.2dB/km），适合长距离传感和远程监控。

    4）可测参量多、对象广。

    通过不同的调制和解调技术，光纤传感技术可以实现多种参量的传感。除了应力、温度、振动、电流、电压等传统传感领域，还可以被应用在测量速度、加速度、转速、转角、弯曲、扭绞、位移、溶液浓度、液体泄漏、气体浓度等新型传感领域。

    5）灵敏度高，便于复用、组网。

    有效设计的光学传感技术可以使得光纤传感技术实现极高灵敏度的测量。由于光波间不会相互干扰，可利用通信中的波分复用技术在同一根光纤中同时传输很多波长的光信号，而且光纤本身组网便利，有利于与现有光通信设备组成光纤传感网络。

    基于光纤传感技术的技术优点，该技术被广泛应用在石油石化、电力、桥梁隧道、地铁、周界安防等领域，并呈现出逐步替代传统传感技术的趋势。

    （2）光纤传感技术的分类

    光纤传感技术的分类有多种方法，按照光在光纤中被调制的原理可以分为四类：强度调制型光纤传感技术、相位调制型光纤传感技术、波长调制型光纤传感技术及偏振态调制型光纤传感技术。具体情况如下：