天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术教育部重点实验室，天津市光纤传感工程中心，天津 300072
现有光纤生化传感器只获取单点生化物质含量，难以得到其空间分布信息，而沿光纤轴向连续分布成百上千只传感器的分布式生化传感方式可实现这一目标。从准分布式光纤生化传感入手，全面综述了分布式光纤生化传感在气体传感、折射率传感以及生物化学传感方面应用的最新进展。最后对分布式光纤生化传感器的发展前景与当前挑战进行了展望。分布式光纤生化传感研究有望引领当前单点分立式光纤生化传感研究向多点连续分布式方向发展，有望成为化学、生物、医学等领域强有力的新工具。
传感器 分布式光纤传感 准分布式光纤传感 气体传感 折射率传感 生化传感
1 武汉理工大学 信息工程学院, 武汉430070
2 武汉理工大学 光纤传感技术国家工程实验室, 武汉 430070
3 中国中车股份有限公司 青岛四方机车车辆股份有限公司, 青岛 266000
现有轨道交通定位和测速方法易受到外界环境干扰, 具有不稳定性。为了解决这些难题, 结合光纤光栅绝缘、抗干扰能力强、耐腐蚀等特性, 提出了一种基于弱光栅阵列的结合波分和光时域反射仪技术的高精度列车测速定位系统方案, 通过密集型复用方式实现光栅点的绝对定位需求, 并设计了根据不同光栅分区定位结果及其波长漂移规律来计算实时速度和位置的数据处理方法。为验证系统性能, 搭建了模拟运行环境, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 该方案能实现厘米级的定位精度和1 km/h的测速精度。该研究在轨道交通方面具有广泛的应用前景。
光纤光学 传感器技术 准分布式测量 列车测速定位 布喇格光栅 fiber optics sensor technique quasi-distributed measurement train speed measurement and positioning Bragg grating
1 杭州应用声学研究所光纤传感事业部，浙江 杭州 310023
2 中国航发湖南动力机械研究所，湖南 株洲 412002
基于飞秒激光刻写的光纤光栅在1000 ℃高温下具备较高的热稳定性，将其采用细金属管封装后制成飞秒光纤光栅高温传感器。经测试，该传感器的温度系数具备良好的一致性和重复性，在1000 ℃范围内测温精度达到±5 ℃。实验中，5个飞秒光纤光栅高温传感器串接成高温传感器阵列，并将3条高温传感器阵列布设在航空领域某筒状高温部件表面上中下三个部位的15个测温点进行准分布式的温度测量。结果显示，上中下三个位置最高温度分别为460 ℃、600 ℃和520 ℃，且周向温度基本一致。这表明基于管式封装的飞秒光纤光栅高温传感器可准确反应试验件表面的温度变化和温场分布，实现了基于飞秒光栅高温传感器的准分布式温场测量。
光纤光学 飞秒光纤光栅 高温传感器 准分布式温度测量 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0106007
1 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原 030051
2 中北大学 电子测试技术重点实验室，太原 030051
针对光纤传感器的现状，简单介绍了分布式以及准分布式光纤传感器的特点、优势及应用领域，在此基础上列举了国内外在单参数与多参数技术要求下的最新研究成果，并对单参数分布式光纤传感器和多参数准分布式光纤传感器在改善光源、光纤结构及解调技术方面的研究进行了对比分析，最后对其未来发展趋势进行了展望。
分布式光纤传感器 准分布式光纤传感器 单参数测量 多参数测量 测试系统 distributed optical fiber sensor quasi distributed optical fiber sensor single parameter measurement multi parameter measurement test system
1 上海大学通信与信息工程学院特种光纤与光接入网重点实验室,特种光纤与先进通信国际合作联合实验室,上海 200444
2 上海华谊新材料有限公司,上海 201507
光纤布拉格光栅（FBG）具有复用能力强、灵敏度高、体积小、耐腐蚀等优点,广泛应用于多种工程监测中。使用193 nm准分子激光器在标准通信单模光纤（康宁,SMF-28）上制备了高反射率FBG阵列,并对其进行了约两个月的长期退火实验研究;设计了一种光纤高温传感系统,可在400 ℃以下对环境的温度进行准分布式测量,测温误差小于0.2 ℃。
光纤光学 光纤布拉格光栅 准分布式测温 高温传感 光纤传感器 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0106001
1 中北大学 仪器与电子学院 电子测试重点实验室, 山西 太原 030051
2 中北大学 仪器与电子学院 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051
3 北京宇航系统工程研究所, 北京 100076
针对现有的准分布式光纤传感测量技术复杂、精度不高且响应时间较慢等问题, 设计出一种实时性高且成本更低的准分布式光纤传感器。传感器主要由柔性LED灯带和带有侧向耦合结构的聚合物光纤组成。侧向耦合结构被LED逐一照亮, 形成一系列传感单元。光通过侧向耦合结构入射聚合物光纤中, 当LED和耦合结构之间的介质改变时, 耦合光强增加, 光纤两端输出光强随之增加, 则可将液漏事件转化为耦合介质改变来测量。结果表明, 准分布式光纤液漏传感器具有检测和定位漏水信号的能力且定位精度小于等于10cm, 实现了液漏检测和漏点定位的功能。
光学测量 光纤传感 准分布式 液漏测量 侧面耦合 optical measurement fiber optic sensing quasi-distributed liquid leakage measurement side coupling
1 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710054
针对耐高温准分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感器的需求，利用飞秒激光相位掩模辐照结合光纤拉伸，研究出制备不同周期的布拉格光栅的方法。通过改变光纤两端施加应力的大小来控制FBG的周期，得到具有不同布拉格波长的FBG并构成准分布式高温传感器。标定了FBG的温度响应参数，实现了两点准分布式温度测量。准分布式传感系统由光纤光栅解调仪和串接在一起的不同布拉格波长的FBG构成。不同温度下FBG的光谱响应结果表明：FBG的布拉格波长对温度响应曲线有很好的线性拟合相关度，在800 ℃长时间退火后FBG反射率稳定在-10.2 dB，该传感系统可用于800 ℃以内的温度传感测量。
光纤光学 准分布式温度传感器 飞秒激光微加工 相位掩模 光纤布拉格光栅 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100606
针对光纤布拉格光栅(FBG)准分布式传感解调系统进行了专门的研究。结合准分布式传感解调信息混杂、动态范围大等特点，自行搭建了FBG 传感解调系统。以实验室现有的复合传感器为平台，基于LabVIEW 软件，开发出一种适用于光纤光栅准分布式传感解调的测试平台，使得承载有温度、压力、流量信息的波长变化智能区分，并通过相应计算将被测物理量实时显示。通过实验，对温度、压力、流量传感器分别进行了标定，得出相应的计算参数；通过综合实验，系统分辨出了不同物理量的波长值并直接显示被测量，实现了高精度可视化实时显示的目的，验证了系统设计的可行性与可靠性。
传感器 准分布式传感解调 光纤布拉格光栅 解调技术 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 022801
