基于白光干涉原理的光纤传感技术－Ⅰ．光纤传感器与智能结构

苑立波

（1．哈尔滨工程大学 理学院 光子科学与技术研究中心，哈尔滨 150001；2．黑龙江省光纤传感科学与技术重点实验室，哈尔滨 150001）

0 引 言

光纤传感器以其在复合材料与结构应用中的优势，开启了一个新的研究领域——光纤智能结构，从而使建筑结构工程师可以在他们的设计中引入光纤传感系统。用这些传感系统装备的高楼、大坝和桥梁等建筑结构就拥有了一个信息传送中枢系统，它能够在地震或暴风雨后，或者是在使用一段时间后报告这些建筑结构的健康状态。

智能结构的实现首先需要有一个能够感知并传导材料变化的神经系统，并且该神经系统本身可以作为材料结构的一部分。光纤传感技术由于具有以下特点，因此可以用来充当这种神经系统：①光纤传感器具有尺寸小和较好的柔韧性的特点，因此可以直接集成到复合材料中；②在一条光纤光路中可以集成多个传感器，实现多路复用，从而降低传感系统的造价并减少输入和输出的连接点数量；③由于光纤材料自身的特性，光纤传感器是电绝缘的，而且不受电磁场的干扰。

本研究的目的是介绍基于光纤白光干涉的传感器设计、复用和联网技术，利用改进的白光干涉光纤传感技术来满足大型结构健康监测的要求。重点介绍如下几个方面：

1）埋入结构内部的光纤应变传感器单元的设计；

2）光纤保护层对埋入式传感器性能影响的理论分析模型；

3）埋入式光纤白光干涉传感器的力学性能和热性能；……