光纤传感技术及其在军事中的应用.docx

中国地质高校（武汉）光电检测技术论文姓名：班级：学号：4匕已上JKMI2024年8月2日O引言31光纤的结构及其分类41.1 光纤的结构41.2 光纤的分类41.2.1 按光纤的材料分类41.2.2 按光纤的折射率分类51.2.3 按光纤的传输模式分类52光纤传感器的工作原理52.1 光纤的传光原理52.2 光纤传感器荔本构成及原理63光纤传修器的分类73.1 按传感原理分类73.1.1 非功能型传感湍73.1.2 功能型传盛器73.2 其他分类方法74光纤传蜷器的特点75光纤弯曲损耗85.1 微弯损耗85.2 宏弯损耗86光纤传感技术的发早.现状与军事应用96.1 光纤传感技术的发呈现状96.2 光纤传盛技术的军事应用106.2.1 光纤陀螺106.2.2 光纤智能结构116.2.3 光纤水听器136.2.4 军用机器人147结论15光纤传感技术及其在国防军事中的应用0引言近年来,全球传感潺的产量和年增长率均保持在IOE以上目前全球从事传停潺生产和研制的单位达5000多家.佻感技术作为当今世界迅猛发展起来的技术之一己经成为衡玳一个国家科学技术水平发展的重要标记.先进传感器物为灵敏、精致、适应性强、智能化和网络化方向发展.光纤传礴技术是20世纪70年头末兴起的技术领域.在全世界成为探讨热门，己与光纤通信并驾齐驱1作为被测量信号栽体的光波和作为光波传播媒质的光纤,具有一系列独特的、K他或体和媒质难以相比的优点，例如：具彳f抗电磁和原子辐射干扰的性能：径细、旗软、质状轻的机械性能：绝缘、无蜷应的电气性能：耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能蜴在人达不到的地方（如高潮区）或苕对人存害的地区（如核辎射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限,接收人的感官所感受不到的外界信息,因此,光纤传感技术一问世就受到极大重视,几乎在各个领域得到探讨与应用，成为传感技术的先3,推动着传塔技术蓬勃发展2.光纤传感技术是以光电子学器件为基础、以光纤通讯和集成光学的技术为前提创建性地发展起来的.光通讯技术的发展也促进了光纤传感器的发展3.1光纤的结构及其分类1.1 光纤的结构光纤是光导纤维的简称，目前最主要的通信光纤的材侦是高纯度的石英玻璃为主，搀少此杂J员楮、弼、磷等.光纤的典型结构是一种瘦长多层同轴曲柱形实体或合纤维.自内向外为：纤芯、包层、涂相层、护套.-一般纤芯采纳石英纤维.包层采纳玻璃.涂攫层采纳聚氨基甲酸乙酩或硅耐树脂，护套采纳尼龙或聚乙烯等理科4。核心部分为纤芯和包层，二者共同构成介质光波导，形成对光信号的传导和约束，实现光的传输.所以又将二者构成的光纤称为裸光纤.馀海层又称鼓段层,是一层高分子涂层.主要对裸光纤供应机械爱护.因裸光纤的主要成分为二氧化碎，它是一种脆性易碎材料,抗弯曲性能差、韧性差。为提商光纤的抗激弯性能，涂覆一层高分子涂层。另外，如将若干根裸光纤集束成掴，相互间极易产生磨损,导致光纤表面损伤而影响光纤的传输件能，为防止这种损伤，实行的有效措施就是在探光纤表面涂一层高分子材料.光纤是用光透射率而的电介质如石英、玻玻、也料等构成的光通路，纤芯的折射率比包层的折射率稍大，这样利用全反射的原理把Jt约束在纤芯内并沿着光纤轴线传播，当入射光线在纤芯和包层界面满意全反射条件时,光波就能沿着纤芯向前传播5.1.2 光纤的分类1.2.1 按光纤的材料分类（】）高纯度石英（Si（）2）玻璃纤维：这种材料的光损耗比较小，在适当波氏时，最低损耗妁为047dBkm.钻硅光纤,包层用硼硅材料,其损耗的为0.5dBka.（2）多组分玻璃光纤：用常规被璃制成,损耗也很低.如硼硅酸钠液璃光纤,在适当波长时，最低损耗为3.4dBk三o（3）电科光纤：用人工合成导光塑料制成、其损耗较大,Ur达到100k200dBkBt但其质景轻，成本低,松软性好,适用于短距离寻光1.2.2 按光纤的折射率分类依据光纤纤芯与包层折射率的分布状况，可把光纤分为阶氏型光纤和渐变折光纤两类.（1）阶氏型光纤：这种光纤的纤芯和包层的折射率都是一个常数.纤芯的折射率高于包层的折射率，折射率在纤芯与包层的界面处有一个突变。进入这种光纤的光线只要酒息全反射原理，就会在纤芯中沿折戊跖径向前传播，（2）渐变型光纤：这种光纤包层的折射率为一常数,纤芯的折射率从中心起先M其半径的增加而渐渐变小,划包层与纤芯的界面处折射率下降到包层的折射率。进入这种光纤的光线因入射角不同将沿着波浪形曲线路径向前传播,1.2.3 按光纤的传输模式分类依据光纤的传物模式,可把光纤分为单模和多模两种4光纤的传输模式是指光进入光纤的入射角度，当光在R径为儿I倍光波长的纤芯中传播时，以各种不同角度进入光纤的光线，从一跳伸至另一端时，其折射或号曲的次数不尽相同，这种以不同角度进入纤芯的光税的传怆方式称为多模式传输.可传输妥模式光波的光纤称为多模光纤.假如光纤的纤芯直径为5'10.,只有所传光波波长的几倍，则只能H一种传输族式，即沿者纤芯直线传播，这类光纤称为单模光纤.多模光纤可以是阶氏型.也可以是渐变型.而单模光纤大多为阶班2光纤传感器的工作原理2.1 光纤的传光原理光的全反射现象是探讨光纤传光原理的基础.依据几何光学原理，当光税以较小的入射角01由光密介质I射向光疏介质2（即111>112）时（见图1,则一部分入射光将以折射由02折射入介质2,其余部分仍以。1反射回介筋1.依据光折射和反射的斯涅尔（Sne1.I）定律,当。I渐潮增大,直至。1.-«c时.透射入介顺2的折射光也渐渐折向界面，立至沿界面传播。对应于折射角。2=90时的入射角01称为临界角0c：当01><c时，光线珞不再折射入介质2,而在介质I（纤芯）内产生连续向前的全反射,直至由终端而射出.这就是光纤传光的工作原理.光在纤芯和包层的界向处的全反射星光在光纤中传播的必要条件，在全反射状况下，光在光纤中的传输功率可达99.9.假如光纤制造不志向，在纤芯与包层界面处有缺陷，就会导致有折射光进入包层，从而造成光的功率损耗4.2.2 光纤传感器基本构成及原理光纤传感器是利用光导纤难的传光特性，把被测量转换为光特性（强健、相位、馆娘态、频率、波长变更的传感潺.光纤传感潺一般由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器、光探测器及解调器等现成（如图2所示）。其基本工作原理是将来自光源的光经过入射光纤送入网制区，光在调制区内与外界被测敏相互作用，使光的光学性防（如光的强度、波匕、州率'相位、偏振态等）发生变更而成为技词制的信号光,再经出射光纤送入光探测零、解调涔而获得被溯参数6J。图2光纤传感淤的股构成3光纤传感器的分类3.1 按传感原理分类光纤性整器按传感原理可分为两类：类是传光型（或称非功能型）传感器：另一类是传感型（或称功能型）传感器6.3.1.1 非功能型传感器非功能型传感器是利用其他敏感元件感受被测址的变更，光纤仅作为信息的传输介质，常采纳单模光纤.光纤在其中仅起导光作用.光照在光敬出元件上受被测盘调制7.其优点是无需特殊光纤及其他特殊技术,比较简洁实现，成本低，缺点是灵敏度较低.因此，常用于灵敢度要求不太高的场合。I1.前实际应用的光纤传感器大多是非功能型的。3.1.2 功能型传感器功能型传感器是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测琏对光纤内传输的光进行调使传输光的强度、相位、频率或偏振态等特性发生变更，再通过对被调制过的信号进行解调,从而得出被测信号.光纤在其中不仅是导光媒质,而且也是敏感元件.光纤同时具有“传”和“感”的功能，光在光纤内受被测愤调制，多采纳多模光纤7。其优点是f构紧凑，灵敏度诲.豌点是须用特殊光纤，成本而，典型例子，如光纤陀螭等。3.2 其他分类方法光纤传塔器按被调制的光波参数不同可以分为强度调制光纤传感器、相位询制光纤传序器、频率调制光纤传那器、偏振调制光纤传照器和波长（颜色）调制光纤传感涔.光纤传感器按被测对象的不同可以分为光纤温度传感器、光纤压力传感器、光纤位移传感器、光纤浓度传好器、光纤电流传感器、光纤波速传好潺等8.4光纤传感器的特点光纤传照器用光纤作为传递信息的媒介，具有光纤和光学测玳的一些特点9：（1）抗电磁干扰.光纤传感器应用光纤的光学特性，因此可以反抗电破干扰，特殊适用于大电漉、强磁场、强辅附等环境，能够解决很多传统传序器无法解决的问电：（2）电绝缘。光纤传学器中的光纤是电介质，政第元件也可用电介质制作，因此具有良好的电绝缘性，特殊适合海压供电系统的测51;（3）离灵敏度，利用光作为信息新体，具有光学测量高灵敏度的特点，可以实现某些精密测属：（4低损耗,由于光纤的传输损耗双小,因此利用光纤传感器技术可实现对被测量的远距离监控.例如光纤温度传感湍.与传统的温度传它零相比,它具有很多优点r电绝缘、抗电IS干扰、非侵入性和高灵敏度,简洁实现对被测信号的远距离监控。其几何形态有多方面的适应性，传输施带宽,可以是一个电气无源系统,因此还具有耐水性好,、抗腐蚀性强、可高密度传输数据等特点Uo.5光纤弯曲损耗在实际运用光纤的过程中不行避开地存在与曲，此外为了获得具有某些特殊性质的器件,也须要将光纤弯曲（如光纤偏振器）因此,探讨光纤弯曲对其特征参J4的彬响特别老耍H.当光纤弯曲曲率大到肯定程度后.光的传ft途径会变更,一部分光渗透到包层中或拧穿过包层成为辅射模向外泄漏损失掉，从而产生弯曲损耗12。光纤弯曲损耗分为做弯损耗和宏穹损耗两种.5.1 微弯损耗激弯损耗是光纤的曲率半径比光纤C1.径小，通常是光纤轴产生微米级的弯曲微弯引起的附加损耗,光纤微弯传感器是利用光纤的微弯物耗效应来探测外界物理量的变更，是典型的强度调制型光纤传感器.E1.1.ft.光纤微弯传感已是较成熟的传感手段.但是光纤微弯传感系统须要外加变形器来形成有效的传感部位，要求变形器具有很高的精度：同时在一些特殊场合，例如智能结构中的应用就受到了限制：而且激号光纤弯曲部分的尺寸只在微米级，这使微弯传七渊只能在很小的位移愆围内操作,所旎感测的外界变更址较小12.5.2 宏寄损耗当光纤弯曲时，光在弯曲部分中进行传输要想保持同相位的电磁场在一个平面里，则传导模的平面波前必锯以唠曲光纤的曲率中心为中心旋转.故越弑近外恻,其沿光纤轴的纵向逑度必需越大，当超过某个临界曲率时,和速度就会大于包层平面波的相速度，传导模就会变成辎射模.从而引起光束功率的损耗，这就是宏弯投髭口幻.宏弯损耗地光纤的曲率半径比光纤直径大的多的弯曲（宏弯）引起的附加根耗.相比之下，光纤宏弯传感潜具有运用时不须饕外加变形器、结构询洁、易操作、灵敏度高、梗定性好等优点，因此，应用范明更加广泛U2。6光纤传感技术的发呈现状与军事应用6.1 光纤传感技术的发呈现状近年来，随存探讨的深化和技术的创新，光纤性感技术取得了较快的发展，其中比较突山地体现在以下四个方面14.（1）光纤光榭传感器2,15.光纤光相传感器是最近几年国内外传感器领域的探讨热点之一.常见的光纤光出传礴器通过测量布喇格波长的漂移实现而被测量的检测.光纤光HJ传感器具有灵敏度高，易构成分布式结构，在一根光纤内可以实现多点测量，可对大里构件进行实时平安监测,也可以代替其他类型结构的光纤传感器用于化学、压力、加速度传感中.光纤光相传感器由于其独特的优势.适用于多种场合测国内外对其进行了大量的探讨，主要集中在以下几个方面：时具有育灵敏度、高辨别率，H.能同时感测应变和温度变更的传出器探讨：开发低成本、小型化、车端口灵敏的探测技术系统的探讨：实际应用探讨，包括封装技术、血度补偿技术、传感N络技术.IW.随着好用、原价的波长解调技术进一步发展完善，光纤光棚传JS技术己经向成熟阶段接近,部分也已经商用化。但.在性能和功能方面须要提高，（2）阵列复用传感系统U6T7J。阵列式光纤传影系统即采纳波分复用、空分发用、时分复用等方式，将单点光纤传感器阵列化,实现空间多点的同时或者分时传矮,也称为准分布式系统.目前应用最为广泛的是光纤光相阵列传尊和基于干涉结构的阵列光纤传感系统.阵列化光纤传感的优点是可以实现大范困、长用禺多点传礴，是大规模光纤传感发展的一个重要趋势.今后，阵列式光纤传然系统的探讨方向是综合史用方式的应用，如相干光纤光树组结构,将光纤光栩高波长选择性能、易与光纤耦合、辅入损耗低的优点与干涉型结构灵收度高、检测速度快的优点相结合，特别适合大规模组网传感。而阵列化的发展方向也对各个传感元的灵敏度、枕定性、批收制作可不红性、解调的快捷精确等提出新的要求。（3）分布式光纤传感系统17-18,分布式光纤传惚系统是依据沿找光波分布参中，同时获知在传感光纤区域内随时间和空间变更的被测仪的分布信息，可以实现长距熟、大范围的连续、长期传感,也是当今光纤传感发展的一个重要趋势.目前,基于各种放射机理的分布式传整系统是光纤传感领域的个探讨热点，包括后向瑞利放射分布式光纤传感技术、茶于自发及受激拉堡散射的分布式传感技术、基于自发及受激布里溷散射的分布式光纤传感技术、前向传输模出合技术等.不同技术具有自身的特点,在详细应用中应当依据理要恰当选择。分布式光纤传礴系统在空间上具备测琏的连续性，避开运用大房分立的传感元件，降低了传感部分的系统成本.（1）智能化光纤传感系统17.19：.“徜光纤性感的智能化主要体现在光纤传感写通信技术及计舞机技术的改介,实现各种功能的智能化,实现信号获得、存储、传情.处理于一体。智能化光纤传感系统在很多新型应用领域受到广泛关注，如初能材料、环境感知、声放射检测、石油刈井等.基于光纤传感的智能材料可以实现对四周环境变更的自推断性、自适应性.自诊断性.自修衽性等诸多性能,在汽车工业、航空航天、医疗、安防、体育及土木工程等领域有着广泛的应用。6.2 光纤传感技术的国防军事应用光纤陀螺光纤花蝶20（OFG）是的若光纤技术快速发展而出现的一种新型光纤旋转传礴器.由于它的相位调制传感方式具有极高灵敏度以及精致和高机械强度的好用性,将成为航天、航空、航海等诸多领域中最具有发展前景的惯性部件.光纤花螺与传统的机械陀摞相比具有以下优点：（D没有运动部件,不存在磨损,因此寿命长,后动快：（2）构造简洁，牢靠性高；（3）耗电小；（4）动态范用宽等,近几年出现的光纤陀螺是应用SaKnaC效应做传厚原理,把抗转传呼器的灵敏度提高.了几个数值级,呈现出极大的开发潜力.如图3所示毡由N匝光纤线圈构成的光纤陀螺简洁原理结构.激光器放射的光由分光着（或合光器）分为二束光,分别被耦合到光纤线圈的两端，并沿相反的方向传送,最终再由同一分光器（作合光器用）组合在一起送到光电检测器。当系统不旋转时，：束光将产生相消或相长的干涉（取决于分光器类型）。当光纤线圈以为速度3啾时针旋转（或逆时针旋转，其结论是相同的）时.由二光束到达检测器时的相差就可确定角速度3。图3光纤陀螺原理结构图就像埋结构而古，光纤陀螺仪可分为干涉型光纤陀摞仪（IF凶）、环形谐振腔式光纤陡蝶仪（RFoG）和利用光纤谐振腔中产生的受激布里渊放射得到激光振荡，从其振荡频率变换中检测出载体旋行的第3代光纤陀螺仪（BFoG）.环形谐振腔式光纤阻螺仪又分为全光纤型和集成光学型两种类型，由于它利用了而精度光纤谐振腔结构,其灵敢度与光纤长度无关,所以用短光纤（5-IOno就能达到很高的精度.而且能减小由于温度分布不匀称所导致的输出偏移,同时降低成本.干涉型光纤陀爆仪果纳低相干（窕痂带）光源，谐振腔光纤花蝶仪则采纳高相干（窄频带）光源,所以其稳定性优于干涉型光纤陀螺仪。第3代光纤陀螺仪是利用光纤环形谐振腔中产生的受激布里渊散射得到环形谐振涔,以此实现陀螺功能.当光纤环中传情的光强度达到泞定程度就会产生布里渊放射，散射光的频率由于受到Sagiiac效应的影响而随光纤环的旋转角速度发生变更。桧测顺时针和逆时针光产生的散射光频率,并进行拍领处理,就可以得到光纤环的旋转角速度.由于这种光纤陀螺仪干脆给出频率,所以特殊适合推联系统.这种方式期盼能简化光路结构，目前正处于探讨阶段。光纤陀蝶是惯性导航系统中应用最多,也是确定该系统成本、精改的一个重要部件.据美国军理专家预料，21世纪初,不仅全部飞机、舰艇、潜艇以及导弹均将装备光纤陀蝶进行导航和制导,而J1.卫星、宇宙飞船也将装备光纤陇端,进行与地形跟踪、匹过和导向,以及用于火武“升空”途径的确定等.光纤制导导弹（FoGM）的概念提出于1972年,但其发展是在80年头初期，美国陆军的项目主要用于反坦克和反武装直升飞机.早期设计的射程仅IOknu关国海军的项目则主要用于空对空、空对地及期对赛作战.美国陆军在1989-1991年用于FOGM的开发经费都在1亿美元左右.进行了40次以上的点火试验,后因研制费用太高而于1991年项目被取消，海湾斗争中,美军在用轻武器抗衡重武涔或装甲摭队时意识到，须要一种可以捉开又保持攻击装甲编队所需杀伤力的轻、虫应急武器,而FOG-M正好能满意这种极有杀伤力、存活率、高度可绽开和收徒的系统的须要.为了给陶军快速反应部队供应应付远地离的内开机和坦克的手段,美田又发原了FoG-Y的研制。支配于1994年初进入演示与验证阶段，19971998财政年R起先低速生产。爆近有报道，美国陶军昨舛司令部正在对远程光纤制导导界进行技术演示,该导弹能击中100km外的运动目标.FOG-M不仅受到美国军方的重视，的国也进行了开发探讨.并徨到了法国的合作,意大利也加入其中,三国共同制定了三边光纤导弹（TRIF（D支配。其中Po1.yPheme2。型用于应付师级装甲车、£1升机,可装在轻型或高机动车辆上,射程为15km;POIyPhemO60型用于杀伤纵深特定的固定或低机动性的目标,射程为60k叫Po1.yphemeSM型用于潜艇水下数百米深处放射，反直升机或飞机,射程为IOkm,在1996年10月于巴黎举办的欧洲规艇博览会上,法IH宇航公司导弹部展出了新研制的光纤制导多用途视教导弹.巴西也在1995年的巴黎航空展览会上展出了20km射程的FOG-M.光纤制导鱼址与光纤制导导弹一样,光纤制导鱼留能大大改善鱼苗的攻击性能.美国海军海洋系统中心试粉的光纤制导倒雷,制导距离5km,速度18节（33k"h）,进一步的试粉将达70节（130kmh）,射程则将扩大到100km,其关键是光缆及其放税技术和先iS的光纤水听器，法国也进行了胜利的光纤制导鱼雷的试验,制导距离达到了20km.光纤智能结构智能结构是近几年在国际上兴起的由多学科交叉发展的新兴科学领域。所谓智能结构，就是将传您和驶动元件紧密咬合在材料或结构中,同时也带限制、逻辑、信号放大及处理等电路集成于结构中,通过外界的激励与限制，使其除具有承受载荷的实力外,还具有识别、分析、处理及限制等多种功能,从而使结构本身能按智能的方式进行臼诊断、自适应'自学习，并在其受到损伤时具有自修更、自增值、自衰减等的实力21.所以.智能结构具有巨大的应用前景。在国防领域,物能结构适应了航空航天技术的需求,不仅可增加结构的功能,优化结构形式,战轻重俄,提离生存实力,更更要的是它能促使飞行器制造、维护等观乞的更新.传感零是关系到结构功能好坏的关械之一,而光纤传感湍由于具有尺寸小、加班轻、可挠曲、耐腐蚀、电绝绿、不受电极干扰、集传输和传感于一体等特点，被认为是智能结构中最受药睐的传照器22,所以说光纤传楼器对于智能结构的实现意义正大。9O年头初23J,美国军方看到了智能结构的价侑,提出了一些支配项F1.以开发智能材料和智能结构,并证明系统的可行性.主要目标集中于航空航天结构上,但美国陆海空工军、国防高级探讨支配局和NASA都提出了一些目的用于飞机、直升飞机和潜艇的项目.应用的目标包括支气动力学和流体力学的流状限制、振动和噪声抑制、升力表面的最优化及飞行表面的限制等.例如,智能机嵬(SinartWing)支用的目标是用于限制机典的扭转和曲面.其中就运ff1.了光纤出力计、光纤应变仪和压电致动潺.结构完好性的监测是近期最可能实施的领域.因为采纳光纤传感器己证明比声放射传感潺更灵敏,能够检测翼梁中用常规应变规不能检测出来的小扭矩.这种技术用于F/A-18飞机检壁的全面疲惫试验可提高平安性和削减维护fit仅F-18机群预料就可节约3500万美元.光纤智能结构也激发了海军的新奇心.美国海军探讨试验室正在进行监测救生筏复合物外壳的探讨,其中埋置了大约100个布拉格光1传塔器,以检祗应变,然后找出此信息与外壳损伤的相互关系，NASA准备选择光纤传感器用于X-33,要正新运用空间飞朋以减轻飞船的,并用埋置光纤布拉格光榭传感器的光纤智能结构技术来监测其内部疆燃料城的“健康”.该系统来纳16根有源光纤,每根光纤带20到25个单点布拉格光梭传感那。而采纳非本征法布里-Jf1.罗传感器则址名只能支配4个，美国已将基于光纤传第器的智能结构技术在F-18,F-22,JSF等战斗机、X-33航天飞机、DA1.TAU火笳上进行了初步应用探讨.欧洲在联合研制的Eurofight2000新型战斗机上亦采纳了基于光纤传感器的结构健康监测技术24.光纤智能结构缥皮是指在飞行器的结构部件/外壳内埋置(或安奘)有光纤传感网络,该网络与计律机相连，可对飞行潺各处应力、海度等诸多参法进行实时检测,若再将计修机与执行系统相连,则可动态调整飞行器的结构，以获汨G佳的飞行性能，自1985年美国空军提出“智能蒙皮'这项具有创新意识的新技术构想之后.美国空军、海军、宇航中心、波音公司以及美国各高等院校及相关探讨机构都投入大量人力和物力进行可行性预研。该项目的提出也引起了国际学术界的裔度虫视，英国、法国、加拿大、意大利等国也对该项目进行了大员的探讨.并已造出第一架具有损伤评估系统的飞机ASH-8),美国的X-30航天智能结构飞机也可望于不久的招来试飞.据美国航空周刊3网站报道,传出渊经营公司与西门子集团下刷的一个主要防卫公司合作开发灵活蒙皮，并准备在今后23年内进行首次E行试验。灵活蒙皮将形成一层轻重限、低能玳的灵敏天线，使飞机的整个蒙皮成为一个通信和甯达系统，并可从各个方向接收电子信号.该公司与英国航宇系统公司具行猿密的合作关系,正在为欧洲战斗机的样机进行灵活蒙皮的研制工作.该蒙皮有3个作用：充当留达、协助通信以及作为主动防身系统,公司已经在移动电话和卫星通信技术上开发了必要的技术,目前的困难是如何运用驱动此技术所必需的波导笄法把这线技术集成到一起。系统试验拟在一个吊舱构件上进行.因为在整个机身表面进行试验的费用相当昂贵.光纤水听器光纤水听器是利用光纤的传光特性以及它与四冏环境相互作用产生的种种调制效应,在海洋中侦听心场信号的仪器25.它与传统的压电水听器相比,具有极岛的灵敏度（高出3个数量级又足够大的动态能用、本质的抗电破F扰实力、无阻抗匹配要求、系统“起端”侦破轻和结何的Rf1.急性等优势，因此足以应付来口潜艇的噪技术不断提高的挑战,适应了各发达国家反潜战略的要求,被视为国防技术也点开发项目之一.光纤水听器所探测的信号源为水下目标发出或反射的声波，水声波牵动水粒子位移引起的水密度变更产生水声波压变更.水声波乐对光纤水所零产生调制,形成水听器的探冽信号.光纤水听器所来纳的调制类型主要有光强调制、偏振词制和相位调制.由于相位调制具有灵敏度高、易于实现全光纤化等一系列优点,矩于相位调制的干涉型水听器成为当前光纤水听器探讨开发的主导型.近年来前若光纤光相技术的快速发展，光纤光棚水听涔及光纤光榭水听器的探讨也取得进展，如光纤布喇隔光栅激光水听器等。光强滑制鞭光纤水所器探讨开发比较早,主要有"微鸡光纤水听器、多模战合波导光纤水听器、受抑内反射（F11R）光纤水听器、光棚光纤水听器等.其中做弯光纤水听器的检测网依已达到60dB（相对于IPPa）.相便调制型光纤水听器属于功旎型阚制.其基本原理是相传感光纤置于待测水体中,当受到水声波扰动时,传感光纤受水声压作用导致光纤长度、直径和折射率发生变更而产生光波相位变更，测破传缚光纤中光波相位的变更即可知相应的水声压.因为光纤干涉仪是光纤水听器中测J1.t相位差的必需手段,通常制相位调制型光纤水听器称为干涉型光纤水所潺.相位调制型光纤水听器的斛调结构也主要是指米纳的光纤干涉仪的结构形式.干涉型光纤水听器是目前国内外探讨增多,技术较为成熟的光纤水听器，现代光纤水听器，一般都是指这种类型的水听器,其最大优点是灵敏度就通常比传统压电水听器高3个量级以上;而且抗电排干扰,简洁实现全光纤化,适合组成拖戋阵列.光纤水所器技术的探讨在80年头初就引起各国的高度重视,其在军事上的主要应用为：全光纤水听器拖克阵列;全光纤海底声监视系统（Ariaden支配）;全光纤轻型潜艇和水面舰期共形水听密阵列:超低频光纤梯度水听器:海洋环境噪声及宁静型潜艇噪声测1.美国对这项技术的探讨尤为重视,到1992财政年度已投入超过I亿美元的探讨和开发经费.美国海军探讨试睑室（NRD、海军水装备中心（NUWC）、G。UId公司海事系统分公司、1.ison制导和限制公司联合开发了全光纤水听着施发阵列（AoTA）、潜艇和水面观船共形水听器阵列（IM-P.4等各种不同反潜应用类型的海试系统,经过大加海上试验,已达可以部*的状态.目前他们正在开发大规模（几百个单元）的全光纤水听潺阵列系统及其相关技术。近10年来,美国己对全光纤水听器及其阵列的各种应用场合林进行了试验,试验结果很胜利.英国对水听器的探讨主要由PIeSSey国防探讨分公司、海军系统分公司和马可尼水下系统有限公司担当，开发了全光纤水所零拖出即列、海底声监视系统等各种不同反潜应用的海试系统,也进行了系列海上试脸。军用机器人军用机潺人26是泛指用于军事目的的机甥人系统,如用于持宙机器人及陆上扫缶坦克,用于接.触爆炸物品和处理报废化学武器的防爆机涔人及防化机器人,用于战场自动化补给弹药及军工生产中采纳的军用机器人等.由于光纤具有的独特优点，光纤技术其中包括光纤传感技术起先越来越多地在军用机涔人中得到应用.目前起先研制或已经研制的军用机器人光纤传心器,主要有机器人触觉传照器和接近觉传那器，触觉是机器人知觉系统的一个Hi要组成部分,随将光纤传感技术的发展，国内外已经开发出一些好用的光纤机器人触觉传感器或与其它类型传感方法联合运用的组合式机零人触觉传感光纤传感器有功能型和非功能型之分:功能鞭光纤机器人触觉传感器，如利用光纤微弯损耗机理研制的机器人触须式光纤触觉传感器.非功能型光纤触觉传感器如用于敏感机器人手抓触觉,主要有两种类型:一种是位格式（反射式）光强调制型机器人触觉传感器,另一种是受抑全内反射式光调制型光纤机器人触觉传客器。机器人在运用中几乎都要求手爪外环运行机械系统能高精度定位,这就要求手爪对接近被抓物体的距朗迸行感知，即所谓接近觉，特殊是对于防爆机器人,所抓物体一般是易惚、劾碑物.须要尽显减小抓握时的冲击力，以便缓慢、对称的定位,因而在手爪上须要配置感知接近被抓物体距离的接近觉传感器.光纤接近觉传感器用于光纤具有的特殊优点,如体积小、正做轻、可以曲意弯曲、抗电底干扰等,不失为一种合适的选择。如图1所示是一种漫反射式防惨机器人光纤接近觉传感器系统.依据所骂取的资料及估息,当前国内外光纤接近觉传感技术的发展27符以强度调制光纤传感机理为主,同时具有传感功能集成（位姿型）化、测量:范恨的扩大化、动态性能和热棒性能的增加化以及传感信息融合化的特点。信号处理系蜕图4防爆机器人光纤接近觉传感器系统示意图7结论光纤传整技术由于其诸多优点，被投入越来越多的探讨。虽然没有像光纤通信技术那样特别胜利地商业化,但已羟取得了反足的进步，主要体现在：进入了好用化阶段：新的传感原理不断出现.但是发早.现状仍IH不能满意实际须要,还有很多恃探讨的课题：(1)好用化探讨，尤其是性价比；(2>应用探i寸；(3)多用途，即对多种物理录进行同时测盘：(4)提高分布式传出器的空间辨别率、灵政度,降低成本，设计困碓的传感器向络，程：(5)新型传感传好技术的探讨：(6在恶劣环境下低成本传感器的开发和应用：因此.光纤传法零可能发展趋势有：(1)以传统传路器无法解决的问SS作为光纤传境器的主要探讨时象：2集成化光纤传蛾器：(3)多功能全光纤限制系统：(4)开拓新粒域.而国防军用光纤传那技术经过多年的探讨开发己取得了丰硕的成果,经过了海沟斗争的考验,现在已进入好用阶段,并逐步装备那队.可以预见.21世纪光纤传感技术的军事应用将对部队的隹设、武器装得的改善起到举足轻重的作用，成为军队现代化的标记之一。光纤传感技术的军理应用引起了各国军方的重视，光纤制导导弹、光纤遥控武涔、光纤陀螺、光纤水听器等发展较H的技术将能逐步装备部队.光控相控阵信达、光控飞行、光纤智健结构和蒙皮、光纤光栅技术等新技术尚在探讨阶段,须要投入更多的人力、物力与财力才能立正在军步装侪上得到应用.参考文献：1张森,王臻，刘孟华，等.光纤传感技术的发展及应用J.光纤与电缆及其应用技术,2007(3):6-8.2J侯俊芳，裴丽，李卓轩，等.光纤传感技术的探讨进展及应用JJ.光电技术应用，2012,27(1):49-53.3李艳萍,张丽红，伦翠芬，等.反射式强度隔制型光纤压力传感器的探讨J.传感技术学报.2005,18<1):180183.4李登道,耿杰,王文迪.光纤的结构及其传蚪特性分析U1.山东科技高校学报,2004,23(4):39-42.5吕晖.马晓红,赵华风等.光纤结构与特性试验设计J试验技术与管理,2011.28(7):43-46.6李文植,光纤传感器的发展及其应用综述U1.科技创业月刊,2005(7>:153-154.7卢一鑫,杨潞嫄.光纤传出器的附用现状及招来发展电势U1.科技信息20118王秀彦，吴斌，何存例，等.光纤传掇技术在检测中的应用与展望J.北京工业高校学报,2004,30<4>:406-411.9王鹏字.光纤传感技术及其应用C其次十六届中国(天津)2012IT.N络、信息技术、电子、仪器仪式创新学术会议，天津，2012.9.10李晓沛,邹亚琪，马军山.光纤宏穹损耗与温度传感的理论分析U1.光学仪器,2012,34(2):44-49.11；曲直，孙秀平，何杰，等.单模双折射光纤弯曲传输损耗的探讨JJ.物理试验，2004,24(9):40-42.12：彭星玲，张华，李玉龙.光纤宏宵传心器探讨进展UJ.光通信技术，2012,36(11):42-45.(13薛梦非.光纤弯曲损耗的探讨与测试J电信科学，2009,25(7):57-62.14贾琦.光纤传感技术的发展及应用J.中国包笠工业,201-1(8):73.15杨兴，胡建明，怅特力.光纤光桩传感器的炭理及应用探讨JJ.立庆师范海校学报(自然科学版)，2009,26(4):101-105.16廖廷彪,一.光纤传感器的今日与发展J.传述日世界，2004,10(2):6-12.17王燕花.新型光纤传感系统的探讨与实现D.北京:北京交通苗校，2009.18胡晓东，刘文辟，胡小唐.分布式光纤传感技术的特点与探讨现状IJ).航空精密制造技术.1999.35<I).19：邙泳收，李风.基于DSP的通用型光纤位姿传感信息处模块J机电工程技术，2005,34(12):2729.20张兴周.SagnaC效应光纤陀螺J.传感器技术.1998.17(1):5962.21阳宝祺,等.智能材料结构班.北京：国防工业出版社,1997.22：唐风，装柳进,黄尚廉.光纤智能结构的佻成技术及发展方向J1.电子科技导报，1996,(6):24-26.23秦大甲.光纤技术及其军事应用J.光纤与电缆及其应用技术.1999.(5):715.24黄民Xt梁大开，袁慎芳,等.应用于智能结构的光纤传感新技术探讨J.航空学报.2001,22(4):326-329.25曹家年,包建新,等.光纤水听器J.光通信技术，1997.21(2):9094.26)王惠文.光纤传场技术及应用M.北京:国防J1.业出版社，2001.27刘桂雄,李玩雪,郑时城.机器人光纤接近觉性感技术的发展新动向1.I.光通信技术,1999,(2):142146.