光纤传感技术在物联网中的应用研究

李志平

【摘要】 物联网在当今社会发展的步伐比较快，其是新一代信息技术非常主要的一部分，也是信息化时代飞快发展的基本保障，因此，光纤传感技术在物联网的发展也得到了广泛的应用。物联网的核心是传感器，本文主要阐述了光纤传感器在物联网中的一些优势和应用。

【关键词】 光纤传感技术 物联网 传感网络 应用

引言：物联网发展的基础是互联网，是在互联网的基础上拓宽而来的新型网络，其利用云计算和大数据等技术，从而实现信息的交流和沟通，因此，其在现代信息技术中发挥着领导的作用。而互联网因为其优势非常多，所以被广泛的应用，在物联网中，光纤传感技术的作用非常大，它对物联网充分发挥自身的价值有着关键的影响。

一、物聯网的概述

互联网在二十世纪发展的速度非常快，其在计算机网络中发挥着重要的作用，同时也给人们的生活带来极大的方便，提高了人们生活的质量，但是，随着我国科学技术在不断的进步，人们对事物的感知能力和控制要求也越来越高，因此，物联网技术蔓延开来，成为了以互联网为基础的计算机网路。

物联网的基本定义是，通过红外感应器、射频识别、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，根据相关的规定，把任何物品与互联网连接起来，从而更方便的进行信息交换和通讯，实现智能化的识别、跟踪、定位、监控和管理的一种新型网络。从另外一个角度说，物联网就是无论在什么时间、什么地点然后可以将人、物品以通信方式之间相互连接起来，达到人们需求的一种网络。

物联网的体系架构主要是由感知层、网络层、应用层等结构组成。其中感知层的作用是实现智能化的感知，其主要可以进行信息的采集、捕获和物体的识别等活动。网络层是用来实现信息传送和通信的。应用层则主要包括各类应用，例如，智能电网、工业监控、绿色农业等。

二、光纤传感器技术在物联网发展过程中存在的问题

在物联网发展过程中计算机技术和通信技术占据的位置比较领先，而传感器技术处于的位置较差，因为传感技术存在问题比较多，主要体现在以下几个方面。

1、国家对光纤传感技术的支持力度不够大，领导的管理比较分散，不集中，对传感器推进力度不强，产业政策不实，使传感器产业落后通信产业和计算机产业等。

2、对与光纤传感技术的核心技术少，并且创新能力非常差，对新原理、新器件开发不够多，导致新材料的数量非常少，对传感器的基础理论研究不够重视，对传感器的研究工作、各种结构材料的特性研究、数学模型的建立、仿真及工艺模拟等工作不够重视，从而我国的传感技术远远落后于国外对传感技术的研究工作。

3、共性关键技术还没有被解决，主要包括设计技术、可靠性技术、封装技术、装备技术等。

4、品种、规格以及系列不全，相关技术也达不到国家规定的指标。我国大多数传感产品都难以形成系列，高端的产品往往不能被生产。

传感器技术的发展状况直接影响着物联网市场的发展。在未来的几年里，物联网的发展会非常迅速，高科技市场占有量将会明显的提高，其产业要比互联网大，如果在这种情况之下，传感器技术不能得到相应的发展，那么我国传感器市场就会被国外占有，从而经济也会巨大的损失，国家的安全也会受到威胁。

三、光纤传感器的原理与发展现状

3.1 光纤传感器原理以及其分类

光纤传感器主要通过以下几个组成部分组成，光源、传输纤维、探测器、信号处理设备等构成。光纤传感器的工作原理是把光通过光纤传输到调制器，当测量参数与光进行相互作用之后，改变光的性质，使发出的光变为调制的信号光，然后，利用光纤把光传送到光电探测器，然后把光信号转变为电信号，最终由信号处理设备将物理量进行还原。

在我们的生活中，光纤传感器的种类非常多，这些传感器主要分为两大类型，即传感型与传光型。与传统的电传感器相比，光纤传感器的优点非常突出，其抗干扰性非常强、绝缘性好、灵敏度偏高，因此，现代社会中应用光纤传感器的领域非常多。

3.2 光纤传感器的发展现状

光纤传感器被应用以后，人们对其有着特别的关注，并且对光纤传感技术进行了深入的研究。如今，我国光纤技术的发展非常快，通过光纤传感器可以对不同到的物理量进行合理的测量，例如，位移、温度、速度、角度等，而国外很多国家研究的光纤控制系统、核辐射监控、民用计划等多个方面取得了很大的成就。

我国对光纤传感器的研究工作比较晚，因此研究所或者一些企业等对光纤传感器的深入研究促进了光纤传感技术的发展，通过研究表明光纤传感器技术的发展前景比较好，并且此技术有很强的创新性，光纤传感技术主要是应用了物联网技术，从而也大大加快了我国物联网发展的速度。

四、光纤传感技术在物联网中的应用

4.1光纤传感技术在物联网中主要的位置

传感器已经成为物联网发展的重要的一部分，所以，传感器性能是否过关直接影响着物联网的性能，而物联网获得信息主要是依照传感器的，可见，传感器的可靠性、抗干扰性等都会对物联网应用性能起着关键的作用。

4.2光纤传感在建筑方面的应用

1、钢筋混凝土是目前建筑方面应用比较多的材料，在这种材料中应用光纤传感技术的主要表现是，将光纤材料直接埋入混凝土结构中，之后可以测量混凝土的热应力等，在混凝土凝固的时候可能会因为水化作用而产生温度梯度，那么热应力会使结构产生裂缝，采用光纤传感器埋入混凝土可以测量其内部温度变化，从而更好的控制混凝土冷却的速度。

2、桥梁关系着国家经济的发展，维护和建造桥梁是国家基础设施建设的根本前提。光纤传感器测量桥梁的振动，可以更还的了解桥梁振动的频率、振幅等，主要测量的方法是，将信号光纤放置在桥梁中，信号光纤会随桥梁的振动而产生相应的振动响应，输出的光会作周期性的变化，因此，光电探测器接收到的光强也作周期性的变化。

3、岩土工程检测的特点是长时效性、环境复杂、施工环境制约等，并且其检测工作是一件不容易做到的工作。但是近几年发现光纤传感器可以解决这一问题，其具有反应快、体积小、不导电、质量轻、抗腐蚀等特点，已经成为了岩土力学工程的检测的工具。

4.3光纤传感在军事方面的应用

光纤传感技术在军事上也同样发挥着重要的作用，光纤陀螺仪在现代的应用中发挥着重要的作用，已经广泛应用与民航机，无人机、导弹的定位和控制中。而光纤水听器已经在船舶军舰收集声音和潜艇探测方面得到了广泛的应用。光纤网络在更多地区也得到了发展。而世界上很多发达国家的安全防卫系统也在应用分布式光纤传感网络系统的安全防卫技术。

通过以上可以分析出，物联网的发展需要以大量传感器获得的各种环境参数为依据，从而可以为物联网提供可靠的数据信息，得到人们需要的结果。

结语：根据本文所述，光纤传感器已经成为了光纤技术领域的新型产业，并且在未来将会有更多的光纤新兴产业出土、开花、结果。随着我国社会和经济在飞快发展的同时，光纤传感技术在物联网的应用中得到了重要的发展时机，今后，基于光纤传感技术在物联网中的研究将具有广泛、巨大的价值。

参 考 文 献

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