摘要： 当前光纤传感技术日趋成熟，光纤传感应用百花齐放，光纤传感技术迎来了发展瓶颈期，技术和应用上需要更多突破以提升光纤传感行业的进一步发展。鉴于目前的大形势之下，研究与分析了当前光纤传感的技术、产品、应用情况，总结了光纤传感发展的驱动力，并大胆预测了该技术发展的方向，以期对光纤传感的发展及产业布局具有参考意义。

 光纤传感技术以抗电磁干扰、耐腐蚀、易集成、本质安全、精度高、绝缘等优势，而被人们关注并广度开发。目前，光纤传感技术主要分为分布式光纤传感和点式光纤传感两大类：分布式光纤传感主流技术包括基于拉曼效应的分布式光纤测温（DTS），基于布里渊效应的分布式温度和应变监测（BOTDA、 BOTDR），基于瑞利散射效应的分布式光纤振动监测（Φ-OTDR[1]、 COTDR），基于 Michelson、 Mach-Zehnder、 Sagnac 干涉原理的分布式振动监测、基于瑞利散射的光频域反射计（OFDR）等；点式光纤传感主流技术包括光纤光栅（FBG）、荧光光纤、 F-P 干涉等。光纤传感技术可以检测的物理量包括温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等。光纤传感

应用遍布军事、国防、航天航空、交通运输、工矿企业、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑、家用电器等领域。

 但是，目前光纤传感在技术和应用上发展缓慢，甚至是停滞，引发了行业内人士的职业疑惑。因此，有必要对光纤传感进行调研分析。

 1 光纤传感现状技术总结

 1.1 分布式光纤传感技术

 分布式光纤传感技术主要是基于光纤内的瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射效应，及双路或环路干涉原理。根据国内外当前光纤传感公司产品与工程应用成熟情况

 调研分析，目前的主要技术情况如表 1 所示。

 1.2 点式光纤传感技术

 点式光纤传感技术主要是基于波长调制的光纤光栅（FBG）、基于荧光效应的光纤荧光测温、基于 F-P 腔干涉原理的系列传感器。根据国内外当前光纤传感公司产品与工程应用成熟情况调研分析，目前的主要技术情况如表 2 所示。

 2 光纤传感应用现状

 2.1 分布式光纤传感分布式光纤传感因其特有的长距离监测、工程施工便宜、精度高等特点，在大型长距离工程项目中应用优势明显，具体工程应用如表 3 所示。

 2.2 点式光纤传感

 点式光纤传感在应用中的突出优势是传感端可以随意改变形状、利于集成、灵敏度高、绝缘、本质安全等，该技术在设备集成及局部布点监测方面应用优势明显，由于传感端的灵活设计其应用面也非常广泛，该技术的主要工程应用如表 4 所示。

3 光纤传感发展现状分析

对于各种光纤传感系统的组成部分都可以用如图 1所示。

 传感前端为分布式光纤传感的传感光缆或点式光纤传感的传感器；辅助设备为系统的报警设备、联动设备等；解调分析仪为传感前端发射光源，并分析处理返回的携带有现场信息的光信号，一般解调分析仪内部分为光路和电路两部分；算法是将解调分析仪处理的现场光信息变化量转换成所需要的现场监测物理量，如振动、应力应变、温度等，并将这些信息进行趋势预测、模式识别、信息融合等；管理平台是将算法得出的数据形象的展示给客户，并对超标数据进行报警提示，对辅助设备下达命令等。

 从目前工程应用中的问题看来，光纤传感发展的瓶颈主要是以下几方面：

（1）传感前端的开发深度和广度远远不能满足工程需求。比如：分布式光纤传感专用光缆欠标准化；周界安防用传感光缆振动敏感性能欠研究开发，易引发误报警和漏报警； BOTDA/BOTDR 工程用光缆敷设方式和受力对光缆结构的影响有待改进，严重制约其对结构表面的应力应变的准确监测；光纤光栅传感器与设备的集成能力欠缺，在复杂受力情况下的单一方向或单一类受力检测问题，在更多物理量监测传感上有待开发新型传感器；各种光纤传感前端布设及组网的精准有效性等。

（2）解调分析仪成本过高，仪器设备过于笨重。仪器设备的光路电路过于复杂、人工成本过高，属于劳动密集型产品。

（3）算法过于简单，还未实现真正的人工智能。目前主要采用阈值、模式识别等人工智能的初级算法。

（4）管理平台的人机交互性、展示智能化欠缺。

4 光纤传感发展趋势预测

 基于上述工程应用中总结的光纤传感发展瓶颈的特点，以及当前技术发展的大潮流，预测今后光纤传感发展的突破在于以下几个方面：

（1）传感前端的专用性能专项研究，不仅体现在传感器的外观形状，还与传感器的结构材料、及性能相关。目前的传感器主要是光纤传感发展初期用于土木工程应用或从通讯行业直接引进，性能比较简单。因此不管是传感光缆，还是专用、集成、多参数、多功能的传感器需要钻研沉淀。

（2）对于解调分析仪近期出现光模块、电路模块，甚至有些公司已经开发了简单的光子集成芯片。可想而知，今后解调仪的光路和电路都将集成化、实现流水线生产，降低人力劳动成本。

（3）对于算法，需要伴随人类科技界人工智能的发展来实现光纤传感中产生的大数据的处理，以及实现特殊功能、结构的传感器数据处理，比如三维形变光纤传感准确分析等。

（4）管理平台将趋向于高科技的移动隐形展示。

5 结束语

 文章针对当前已经形成产品的光纤传感技术进行了调研分析，并对其工程应用状况及发展瓶颈进行了考察分析，结合当前科技的发展得出了光纤传感技术发展的突破方向，唯有与工程应用和科技发展紧密结合才是光纤传感持续发展的动力和源泉。