1 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院激光研究所，山东 济南 250104
2 山东微感光电子有限公司，山东 济南 250103
研究了一种光纤布拉格光栅顶板离层传感器，其具有结构简单、安装方便、成本较低等优点。光纤传感器自身不带电，适合应用在煤矿生产环境，传感器内部由机械结构组成，通过机械联动实现了传感器测量位移的转换，便于采用钢丝绳与顶板固定，同时也为实际应用中改变量程和灵敏度提供了便利。传感器使用了3个光栅，其多光栅的设计满足了对多点实时监测的需求，也提供了一种温度补偿的方法，在多个温度下的实验结果验证了该传感器具有可靠的线性系数，精度可以在±2 mm之内，量程可达300 mm。
光纤布拉格光栅 顶板离层 光纤传感 量程 精度 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106033
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院光子学研究中心, 广西 桂林 541004
2 长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室, 湖北 武汉430074
3 武汉理工光科有限股份公司, 湖北 武汉 430000
4 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
5 国防科技大学气象海洋学院, 湖南 长沙 410000
6 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
7 电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室光纤光学研究中心, 四川 成都 611731
8 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
9 香港理工大学电机工程系, 香港 999077
10 山东省光纤传感技术重点实验室, 齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
11 北京知觉科技有限公司, 北京 100085
12 燕山大学信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
四十多年来,我国光纤传感技术在经济发展和市场需求的牵引下快速成长。针对我国光纤传感若干典型的细分技术领域,概括性地给出了各个细分技术的发展历程、技术现状及面临的主要问题,使读者能更好地理解我国光纤传感技术发展的样貌,把握我国光纤传感技术市场需求呈指数型增长的发展趋势。
1 齐鲁工业大学（山东省科学院），激光研究所，山东 济南 250103
2 山东微感光电子有限公司，山东 济南 250103
3 广东感芯激光科技有限公司，广东 佛山 528226
我国煤矿工作条件复杂，存在瓦斯爆炸、火灾、设备故障、次生火灾等安全隐患。光纤/激光传感器以其无源、本质安全的特性，以及高精度、低漂移等性能，在煤矿安全领域具有传统电子类传感器无法比拟的优势。本文介绍了激光甲烷、一氧化碳等气体传感器，光纤光栅风速传感器和光纤分布式温度传感器的研究进展，及其在智能矿山建设中的煤矿瓦斯监控、智能防火和安全监测预警等典型应用。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306016
1 山东省光纤传感技术重点实验室, 山东 济南 250103
2 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
3 山东省计量科学研究院, 山东 济南 250014
设计了一种新型的矿用光纤光栅风速传感器, 利用差压原理实现风速转化, 由波纹管、等强度悬臂梁和双光纤光栅组成差分敏感机构, 并通过算法进一步进行温度补偿, 有效克服了温度交叉敏感问题, 提高了应变测量的灵敏度。文中推导了光纤光栅中心波长变化量与风速的关系, 同时对敏感机构进行了水压模拟试验, 得到传感器敏感机构的灵敏度为0.703 pm/Pa, 与理论值具有很好的吻合度; 对风速传感器样机进行风洞试验测试, 结果表明风速在0.2~20 m/s的情况下, 传感器测量误差可基本控制在±0.3 m/s以内, 并具有良好的线性关系。
风速传感 差压原理 光纤光栅 差分敏感机构 wind speed sensing differential pressure principle fiber Bragg grating differential sensitive archite 红外与激光工程
2018, 47(4): 0422002
1 山东省科学院激光研究所山东省光纤传感技术重点实验室， 山东 济南 250014
2 山东大学信息科学与工程学院， 山东 济南 250100
温度影响可调谐半导体激光器吸收光谱（TDLAS）式气体监测的准确性，研究了一种甲烷、温度同时检测的系统，两种参数互相校正，提高了气体监测的准确性，同时也提高了温度的检测精度。系统采用1653.7 nm中心波长的分布反馈（DFB）半导体激光器，采用锯齿波调制激光器使其波长扫描，同时扫描出光纤布拉格光栅（FBG）波长以及气体吸收强度，从而可以测出温度和甲烷两个检测量。温度检测可以校正由于温度变化引起的气体检测误差，同时，气体吸收线位置又可以为FBG进行准确的波长定位，使得温度检测精度更高。这种温度、甲烷双参数检测系统更加稳定可靠，更适合应用于煤矿开采和瓦斯抽采等领域。
光纤传感器 瓦斯检测 温度监测 双参数检测 光纤光栅
1 山东省光纤传感技术重点实验室, 山东省科学院激光研究所, 山东 济南250014
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东 济南250100
研究了一种基于光谱吸收的光纤甲烷远程实时在线监测系统, 分析了该系统在瓦斯抽采中的应用。 该系统以1665nm波长半导体激光器作为光源, 以单片机 C8051F410为核心处理器, 采用锯齿波信号实现了气体激光吸收光谱的波长调制, 结合A/D转换电路、 通讯电路和显示电路,可进行声光报警、 LCD液晶显示等。 利用内置参考池对激光波长漂移进行自适应调整, 可以实现甲烷吸收线的锁定。 该系统已在国内外建立多个示范工程, 试验表明, 该系统具有很好的稳定性, 在0%～100%量程实现了分布式多点甲烷气体浓度的实时在线监测和显示, 监测的灵敏度可达ppm量级, 在煤矿瓦斯抽采领域具有广泛的应用前景.
光谱吸收 瓦斯抽采 光纤传感器 甲烷监测 单片机 Spectral absorption Methane extraction Fiber sensor Methane monitor Single-chip computer 光谱学与光谱分析
2010, 30(10): 2857
1 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250014
2 山东大学信息科学与工程学院, 山东 济南 250100
当光纤受到扰动时,通过光纤中的光将发生强度、振幅、或相位等变化。通过检测这种光的变化量可以探测外界的入侵行为。基于马赫-曾德尔干涉原理设计了一种新型干涉式光纤入侵监测系统。通过光纤对入侵者的振动敏感,实现对入侵准确定位。通过差分检测提高了检测灵敏度,从而实现相位变化的解调。该系统结构简单,检测灵敏度高,抗电磁干扰能力强,可以实现远程监测。
光纤光学 安防 入侵检测 马赫-曾德尔干涉 fiber optics security-monitoring intrusion detection Mach-Zehnder interference
1 山东省科学院激光研究所,山东 济南 250014
2 山东大学 信息学院,山东 济南 250100
介绍了湿度传感器的现有技术,提出了使用激光扫描技术实现湿度检测的新方案。通过扫描检测水在1.36 μm处的吸收峰,实现了长期稳定湿度检测,避免了检测误差和漂移。整套系统采用全光纤设计,实现了远程检测。由于探头以及信号传输部分均不需要供电,因此增强了系统的安全性能。采用不易受温度、应力影响的光学器件,使得系统可以在高温高压环境中稳定工作。对设计的湿度检测技术进行了详细说明,并实现了一套湿度检测系统,达到了10-6量级湿度检测。
传感器 湿度 激光扫描 全光纤检测 激光与光电子学进展
2010, 47(8): 082802
1 山东省科学院激光研究所, 山东济南250014
2 山东大学信息学院,山东济南250100
分析了近红外光谱吸收式气体检测的基本原理以及煤矿采空区自然发火特征气体的选择，通过使用近红外激光光谱吸收式光纤气体传感器对采空区火灾特征气体浓度检测，报道实现了一套基于多种气体参数的火灾预测预报系统。系统使用分布反馈式半导体激光器（DFB LD）作为光源，光源驱动为低频锯齿波信号叠加高频正弦波信号，通过锁相放大器实现信号提取。根据采空区三带静态分布理论，给出了判断采空区自然发火危险程度的判定方法。该系统全部使用光纤进行井下信号传输和气体检测，使得检测精度更高，不带电工作，实时性更强，系统更加稳定可靠。
光纤传感 煤矿采空区自然发火 火灾预测 气体检测 fiber sensor spontaneous combustion of coal mine goaf fire prediction gas detection
研究了一种基于光纤Bragg光栅的弹簧管式新型水压传感器.利用ANSYS软件对传感器的灵敏度进行模拟计算，并对传感器性能进行了标定和测试，达到了很好的效果.将传感器安装到煤矿井下进行水压远程在线监测，与压力表测量数据进行对比，进一步验证了传感器用于煤矿水压监测的可行性.
煤矿突水 水压监测 光纤Bragg光栅传感器 压力传感器 Water in-rush of coalmine Water pressure monitoring Fibre Bragg grating sensor Pressure sensor
