光纖動態檢測技術的研究與進展*

張小棟， 謝思瑩， 牛 杭， 張 平， 賈丙輝

(1.西安交通大學現代設計及轉子軸承系統教育部重點實驗室 西安，710049)

(2.西安交通大學機械工程學院 西安，710049) (3.西安建筑科技大學機電工程學院 西安，710055)

(4.南京工程學院機械工程學院 南京，211100)

?專家論壇?

光纖動態檢測技術的研究與進展*

張小棟1，2， 謝思瑩2， 牛 杭2， 張 平3， 賈丙輝4

(1.西安交通大學現代設計及轉子軸承系統教育部重點實驗室 西安，710049)

(2.西安交通大學機械工程學院 西安，710049) (3.西安建筑科技大學機電工程學院 西安，710055)

(4.南京工程學院機械工程學院 南京，211100)

首先，在論述光纖傳感器基本理論和技術的基礎上，重點以兩類典型的傳光型光纖傳感器——反射式光纖位移傳感器及透射式光纖傳感帶為對象，討論了其檢測原理和關鍵技術，以及在大型旋轉機械支承——滑動軸承的潤滑膜狀態信息和轉子振動信息、航空發動機渦輪葉尖間隙、燃油流量及人體位姿信息等重要工程參數檢測中的應用；其次，分析了兩種典型的傳感型光纖傳感器——光強調制型光纖曲率傳感器和Bragg光纖光柵傳感器的檢測原理和關鍵技術，并介紹了它們分別在機匣變形動態測量和齒輪應力應變動態測量中的應用；最后，基于這兩類典型光纖傳感器的特點及工程應用，對光纖動態檢測技術進行了總結和展望。

光纖傳感器； 動態檢測技術； 旋轉機械； 工程參數

引 言

光纖傳感器是一種將待測物理量信息轉變為可測光信號的新型傳感檢測裝置。自20世紀60年代光纖問世后，這一新興傳感檢測技術便得到了高速發展。各種待測物理量，如位移、壓力、速度、流量等都可以對光纖傳感器的輸入光信號進行調制，進而得到與待測物理量成一定函數關系的輸出光信號。因為具有質量輕、體積小、耐高溫、抗電磁干擾強、信號衰減程度小等特點，光纖傳感器可以用來替代傳統機械式、電磁式傳感器，克服傳統傳感器用于狹窄環境測量及惡劣環境測量時所存在的不足。自光纖傳感器誕生以來，其種類不斷增多，應用領域不斷擴展，從反射式光纖位移傳感器、透射式光纖傳感器等傳光型光纖傳感器，到Bragg光纖光柵傳感器等傳感型光纖傳感器，通過研究不同檢測原理和結構的光纖傳感器，可以方便地實現對位移、溫度、速度、壓力、化學組分等各種物理量的檢測。近年來，光纖動態檢測技術憑借其巨大的優勢被廣泛應用在石油化工、機械加工、電子電力、生物技術、醫藥健康、航空、航天、航海等領域，對光纖動態檢測技術及其工程應用的深入研究也成為了未來先進檢測技術研究的熱點和發展趨勢。

筆者敘述了光纖動態檢測技術的國內外發展歷程，闡述了光纖傳感器的基本檢測原理，通過對幾種典型傳光型、傳感型光纖傳感器的檢測原理、關鍵技術和工程應用的介紹，分析了光纖傳感檢測技術的發展需求，并對未來光纖傳感技術的發展趨勢做出了展望。

1 國內外光纖傳感檢測技術的發展

對光纖動態檢測技術的研究起步于20世紀60年代中后期，科技工作者利用光纖不僅能夠傳導光波，而且能在傳播光波的過程中表征出光波特征參量隨外界作用的變化規律這一特點，將待測量與光纖內的光信號傳輸特性聯系起來。Frank[1]和Kissinger[2]先后提出了反射式強度調制型光纖位移傳感器，并利用其實現了非接觸情況下的位移測量。Reynolds等[3]利用反射式光纖傳感器研究了血液漫反射系數，實現了光纖傳感器在醫學領域的應用。Cook等[4]對反射式光強調制型光纖傳感器進行了系統的研究，并將該傳感器用于沖擊量的測量,使傳光型光纖傳感器得到了進一步發展。

1977年，美國海軍研究所開展了光纖傳感器系統研究計劃(FOSS)[5]，標志著對光纖傳感器研究的全面開展。1978年， Hill等[6]在摻鍺石英光纖中發現光纖光敏效應，并用駐波寫入法制成世界上第1只光纖光柵。同年，Butter等[7]利用光纖微彎損耗效應研制出了光纖應變儀，傳感型光纖傳感器的研究開始興起。Meltz等[8]利用紫外激光干涉法制成Bragg光纖光柵，為光纖光柵制造技術帶來了重大突破。從此，以光纖光柵等為典型的傳感型光纖傳感器逐步走向實用化。

隨著對光纖動態檢測技術的深入研究，可對光信號的強度、相位、頻率、偏振態、波長等參數進行調制的光纖傳感器達到了近百種。歐美發達國家先后開展了一系列光纖傳感研究計劃，有NASA的光纖陀螺儀研究計劃(FOG)[9]和數字光纖控制系統研究計劃(ADOSS)[10]、飛機發動機監控研究計劃(AEM)[11]等，光纖傳感技術開始進入航空航天等高科技尖端領域。與此同時，一系列民用光纖研究計劃也得到大力發展。

在20世紀70年代，我國開始大力研究光纖動態檢測技術，鉆研并攻克其中的各種關鍵問題，取得諸多突破性進展。自21世紀起，我國將光纖傳感技術列入“八六三” 及“九七三” 計劃的重點課題項目，使得我國自主光纖動態檢測技術的研究得到了重點關注和快速發展，并在國內逐步形成了一定規模的技術實力和應用領域，從而使光纖傳感器開始在智能結構、工業生產、生物醫療、自然保護以及人們日常生活諸領域獲得廣泛應用。相應地，對光纖動態檢測技術的研究，已逐步成為傳感檢測領域的前沿課題。

2 光纖傳感器的檢測原理及基本類型

2.1 光纖傳感器的檢測原理

光信號是光纖傳感器的主要信號載體。早在1985年，科學家Maxwell就證實了光是一種電磁波，將光信號記作矢量E，可表示為如下形式

(1)

光纖傳感器的工作主要是檢測被待測量調制后的光信號特征，對其研究主要集中在以下5種光波參數隨待測物理量變化的動態變化規律。

1) 光強I：光強信息可由光探測器直接檢測，其與矢量B的大小有關。

2) 相位φ：一般通過干涉法將相位信息轉換成光強來測量。

3) 偏振態：主要利用光學中的旋光現象和雙折射現象等進行檢測，其與矢量B的方向有關。

4) 頻率f：主要利用光纖的受激Brillion散射、Raman散射等非線性效應或Doppler光學效應，檢測光信號頻率的變化規律，其與角頻率ω有關(f=ω/2π)。

5) 波長λ：主要通過檢測光譜或F-P干涉濾光方式來檢測光信號波長的變化規律。

2.2 光纖傳感器的基本類型

根據光纖在傳感器中的作用，可將光纖傳感器分為傳光型和傳感型兩類光纖傳感器。

傳光型光纖傳感器是一種非功能型光纖傳感器，其中光纖只作為傳導介質，光信號是在光纖外部被待測量調制的，它的結構簡單易實現。例如反射式光強調制型光纖位移傳感器、透射式光強調制型光纖位姿傳感帶、利用黑體輻射現象的光纖溫度傳感器，以及利用Doppler效應的激光速度計等都屬于傳光型光纖傳感器。

傳感型光纖傳感器是一種功能型光纖傳感器，其中的部分光纖本身就是敏感元件，光信號在光纖內部被待測量調制，它的結構緊湊，靈敏度更高。例如，利用光纖彎曲損耗特性制成的曲率傳感器、Bragg光纖光柵應力傳感器等都屬于傳感型光纖傳感器。

3 傳光型光纖傳感器及其工程應用

3.1 傳光型光纖傳感器的檢測原理

如圖1所示，傳光型光纖傳感器工作原理如下：光源發出一定功率的光，經過發射光纖到達外部傳感環境后，光信號的強度、頻率、波長、相位或偏振態被待測量調制。調制完成的光信號，經過接收光纖返回到光探測器內轉換成電信號，通過信號解調和數據采集，由上位機對解調后的信號進行運算，便能完成對待測量的檢測。在傳光型光纖傳感器中，強度調制型傳感器是最常見的形式。筆者結合自己的科研實踐，在此著重對兩種典型的強度調制型光纖傳感器的檢測原理、關鍵技術以及在工程中的典型應用分別進行分析論述。

圖1 傳光型光纖傳感器工作原理Fig.1 Operational principle of transmission-type fiber optic sensor

3.2 反射式光纖位移傳感器及其工程應用

3.2.1 反射式光纖位移傳感器檢測原理

反射式光纖位移傳感器是出現最早、發展最成熟的一類光纖傳感器[12]。如圖2所示，它的工作原理如下：光源發出的光束通過發射光纖照射到待測物體表面后發生反射，反射光部分或全部進入接收光纖，接收光纖被反射光斑覆蓋的面積隨探頭和被測物體的間距變化而改變，即接收反射光總量被待測位移量調制而產生了變化；因此，對接收光信號的強度值進行分析就能得到待測的位移信息。

圖2 反射式光纖位移傳感器工作原理Fig.2 Operational principle of reflective fiber optic displacement sensor

3.2.2 反射式光纖位移傳感器中的關鍵技術

反射式光纖位移傳感器的關鍵技術主要包括探頭設計、光路補償方法、前置處理器設計以及智能化設計中所必須的軟件補償方法等4個方面。其中，探頭設計需根據待測參數的變化規律和工作環境，綜合考慮光纖的纖芯半徑、數值孔徑、傳播介質的折射率等幾個參數[13]。同時，為了消除反射面特性及入射光波動等因素的影響，光纖探頭常采用雙光路補償結構。例如，筆者設計出了一種雙圈同軸的光纖傳感探頭[14]，可實現對輸出光信號的硬件補償以消除反射面及光纖制造時引入的干擾。接收光信號還要通過合理的光電轉換、放大濾波等前置處理電路后，由數據采集系統將檢測結果輸入至上位機，通過神經網絡模型、形態學濾波等軟件補償方式對信號進行補償[13,15]，并經過時域、頻域等運算分析，得到光信號特征參數的變化規律，實現對待測量的檢測。

3.2.3 反射式光纖位移傳感器在大型旋轉機械潤滑油膜及轉子振動檢測中的應用

在液體動壓潤滑中，潤滑油有減輕軸承摩擦和承受載荷的作用，它的動態特性特別是最小油膜厚度值，直接影響著整個機械系統運行的品質。傳統測量油膜狀態的方法中，電渦流法測量精度低，易受電磁干擾影響；而光干涉法標定困難，安裝復雜。因此，筆者基于反射強度調制式光纖位移傳感器的工作原理，提出了一種雙圈同軸反射式光纖位移傳感器的設計理念，開發了相應的用于檢測潤滑油膜動態信息的兩點光纖檢測系統[13,16]，如圖3所示。其工作原理為：采用兩路相互垂直的雙圈同軸反射式光纖位移傳感器測得兩路油膜厚度動態值，求出軸頸動態圓心O′的坐標(x,y)，從而推知旋轉機械支撐的滑動軸承最小潤滑油膜厚度動態值及其偏位角。該系統結構簡單，具有較強的抗干擾能力。

圖3 潤滑油膜厚度檢測光纖傳感系統Fig.3 Lubricating oil film measurement system using dual fiber optic sensors

針對大型旋轉機械中的關鍵參數——轉子振動值，筆者設計了一種檢測轉子振動信息的光纖傳感器系統[17]，如圖4所示。該傳感器能夠克服電渦流傳感器的局限，通過x,y軸方向的兩個雙圈同軸光纖位移傳感器得到轉子振動的軸心軌跡，并能參考轉速傳感器信號，通過前置電路處理和數據采集，由上位機運算可實現對轉子振動信息的動態測量。

圖4 轉子振動測量光纖傳感器示意圖Fig.4 Installation diagram of fiber optic measurement system for rotor vibration

3.2.4 反射式光纖位移傳感器在航空發動機關鍵參數檢測中的應用

在航空發動機中，渦輪葉尖間隙值和發動機流量值都是表征發動機運行健康狀態的重要參數。其中，渦輪葉尖間隙過大會降低發動機效率，過小則會導致碰磨引發事故[18]；而燃油流量則是評價航空器運行性能的指標。檢測這些參數的常用機載傳感器多為電磁式傳感器，受航空發動機全工況下氣體電離等干擾影響，檢測精度較低。因此，筆者分別構建了一種基于雙圈同軸反射式位移傳感器的航空發動機葉尖間隙光纖檢測系統，以及一種航空發動機燃油流量光纖檢測系統[18]。

如圖5所示，航空發動機葉尖間隙光纖動態檢測系統的工作原理如下：將光纖探頭安裝在葉片頂部的機匣上，光源發出的光經發射光纖到達渦輪葉片葉尖頂端后被反射，接收光纖接收到反射光信號并進行處理，可以得到渦輪葉片的頂部與機匣內表面之間的動態間隙值，再參考轉速傳感器的輸出就可得到每個葉片的葉尖間隙動態值。這種檢測系統或裝置不受葉片材料和高溫環境的限制，且便于安裝，不破壞發動機的結構穩定性，因此具有很好的檢測精度和工程適應性。

圖5 航空發動機葉尖間隙光纖動態檢測系統原理圖Fig.5 Operational principle of optical fiber measurement system for blade tip clearance in aircraft engine

如圖6所示，航空發動機內燃油流量檢測的工作原理如下：基于渦輪流量計，將發射光纖經由導流架安裝在渦輪流量計內部，當燃油流體驅動流量計內部渦輪旋轉時，渦輪葉片周期性地反射光波，使接收光纖接收到的反射光脈沖頻率與渦輪的轉速成正比。通過前置電路處理、數據采集和上位機運算可以得到與流量成正比的脈沖信號，進而得到航空發動機燃油流量的動態信息，這種新開發的裝置可以稱其為光纖渦輪流量計。它與常規的電磁渦輪流量計相比，在線性度、重復性、穩定性、抗電磁干擾能力及量程比等方面具有明顯的優勢。

圖6 航空發動機燃油流量檢測光纖傳感系統原理圖Fig.6 Operational principle of optical fiber measurement system for fluid-flow in aero-engine

3.3 透射式光纖位姿傳感帶及其應用

3.3.1 透射式光強調制光纖傳感帶檢測原理

如圖7所示，透射式光纖位移傳感器的工作原理如下：將靠近光源一側的固定光纖作為光源光纖，并將另一端可動光纖作為接收光纖布置在待測物體上，光源發出光信號沿光源光纖傳播后，入射到兩個光纖之間的傳播介質中,其中一部分光信號透射進接收光纖，通過檢測接收光纖的輸出光功率就可以確定這部分透射光的強度值，并計算出光源光纖與接收光纖的相對位移、角位移等多維動態信息，從而得到待測物理量信息。

圖7 光纖傳感帶組成結構Fig.7 Structure of optical fiber ribbon

一般地，基于工程實用考慮，利用這種透射式光纖位移傳感器的工作原理，可以制做成光纖傳感帶結構，由并排的16組光纖單元組成，每組單元包含一根光源光纖和兩根接收光纖，光纖單元的接續處則等距地分布在光纖帶上用于布置在待測物體區域。通過檢測16組光纖單元的輸出光強度信號，并求出輸出光導率的變化就可以計算出光纖帶的彎曲量和扭轉量，從而得到被測物體三維角度、運動方向等信息。

3.3.2 透射式光強調制型光纖帶檢測關鍵技術

透射式光強調制光纖帶檢測關鍵技術主要包括光纖帶彎敏、抗噪設計、后續處理的軟、硬件設計等。其中，設計透射式光強調制光纖帶的探頭部分時，主要通過光纖帶的非接續處的硬殼保護套來確保光纖帶的彎曲只發生在接續處。同時，接收光纖采用兩根光纖的差分形式提高信噪比。接收光信號經過前置調理電路，經由數據采集器送入上位機后，可通過仿真軟件如Motion Builder， Quest3D和Virtools等將光纖帶平面轉動信號變化轉換為三維模擬圖像顯示。

3.3.3 透射式光強調制光纖傳感帶在外骨骼機器人的人體下肢動作檢測中的應用

外骨骼機器人是一種穿戴在人體上，協助人體承擔負重的機器結構[19]，在軍隊、醫療以及緊急救護中應用廣泛，其關鍵環節就是通過傳感器捕捉人體運動意圖或行為作為控制信號作用在外骨骼上。

常用的機械力傳感器會因為外骨骼服錯位引起誤差，因此，筆者選型設計了一種基于透射式光纖傳感器的光纖位姿帶，用于實時檢測人體下肢的運動意圖，如圖8所示。其工作原理如下：將光纖帶固定在人體下肢并使接續處位于關節處，拾取到的彎曲和扭轉信息在計算機內部進行處理后可得到6維運動特征值[20]；這些信號通過模式識別，最終能得到人體的運動意圖(走、跑、上斜坡、下斜坡、蹲、起)信息；再把這些信息作為輸入控制信號，就能實現外骨骼與人體的協調運動。

圖8 檢測人體下肢運動意圖的光纖帶系統圖Fig.8 Fiber belt system for measuring lower limb movement of human body

光纖位姿帶用于檢測人體下肢運動具有結構簡單、穿戴容易、抗干擾力強的優點，結合上位機軟件編程，還可以形成可視化的輸出效果，使測量和控制過程更為直觀。

4 傳感型光纖傳感器及其工程應用

4.1 傳感型光纖傳感器的檢測原理

在傳感型光纖傳感器中，光纖不僅是導光媒介，而且也是敏感元件，光在光纖內受被測量調制。與傳光型光纖傳感器相比，傳感型光纖傳感器具有結構緊湊、靈敏度高等優點，是目前的研究熱點。如圖9所示，傳感型光纖傳感器的工作原理如下：光纖本身作為敏感元件，在被測量的作用下，光纖的折射率、損耗、結構等參數中的一個或多個會發生變化，導致光纖內光信號的強度、相位、偏振態或頻率等參數被調制。對調制后的光信號進行解調處理，并對解調后的信號進行分析后可得到被檢測的物理量。

圖9 傳感型光纖傳感器工作原理Fig.9 Operational principle of functional-type fiber optic sensor

筆者結合近年來對傳感型光纖傳感器及其應用的研究，著重分析討論強度調制型光纖曲率傳感器和光纖光柵應變傳感器的檢測原理、關鍵技術及其在航空發動機機匣變形檢測、行星輪系齒輪彎曲應力檢測中的應用[19-21]。

4.2 光纖曲率傳感器及其工程應用

4.2.1 光纖曲率傳感器測量原理

如圖10所示，基于光纖彎曲損耗效應的強度調制型光纖曲率傳感器的工作原理如下：在多模光纖的一側采用精密磨削、飛刀銑削或刻蝕等方法將纖芯的一部分去除，形成深度為h的矩形槽，槽截面與中軸線垂直，槽的長度為L1，每個槽之間間隔長度為L2，共有面積相等的N個槽(S1=S2=…=SN)，形成光強調制區。光源發出的光從光纖一端入射，當光纖的光調制區向未開槽一側彎曲時，光經過調制區時就會有更多一部分照射到槽端面Si上并透射出去，光纖另一端輸出的光強Pout會變小；同理,當光纖的光強調制區向開槽一側彎曲時，光纖另一端輸出的光強Pout就會變大。通過實驗可得到光強與待測物變形曲率的特性曲線[21]。

圖10 光纖曲率傳感器探頭的光強調制區結構Fig.10 Structure of light intensity modulation area in optical fiber sensor

4.2.2 光纖曲率傳感器的關鍵技術

光纖曲率傳感器的關鍵技術主要包括傳感器探頭的增敏技術和后續處理的濾波技術。其中，對于強度調制型光纖曲率傳感器，通常將多模光纖進行增敏處理，在所開槽的表面涂一層吸光物質如石墨、AgCl，完全吸收掉從敏感區泄露出來的光線，同時減少外界雜光的影響。另外，為提高輸出光信號的信噪比，多采用一級陡度較大的巴特沃斯濾波器濾除信號中的噪聲。

4.2.3 光纖曲率傳感器在航空發動機機匣變形檢測中的應用

機匣是航空發動機的主要承力零部件之一，當其上承受載荷過大時引起的機匣變形會使轉子彎曲，給飛行帶來安全隱患[21]。常見的檢測機匣變形的手段中，金屬應變片靈敏度低，滯后性大，易受溫漂影響；半導體應變片受溫度影響大，線性度低，均不適合在實際航空發動機中應用；已有的光纖測量手段采用干涉法，組成結構復雜，需借助昂貴的光譜分析儀，才能完成檢測。針對此問題，筆者利用前述光纖曲率傳感器設計了一種航空發動機機匣變形光纖傳感系統[21]，如圖11所示。其工作原理如下：將光纖的光強調制區粘貼于發動機機匣表面，其余前置器和光源等部件則布置在外部承力機匣上。光源發射的光從發射光纖進入機匣表面處的光強調制區進行調制，被機匣彎曲變形量調制后的光信號通過前置器、數據采集器后在上位機內完成運算分析得到機匣變形量。為了提高測量精度，通常在機匣一周布置5個以上的光纖傳感器，這不僅克服了應變片的滯后缺陷，也較之干涉儀更加簡單可行。

圖11 機匣變形光纖檢測系統原理圖Fig.11 Optical fiber measurement system for deformation of casing

4.3 光纖光柵應變傳感器及其工程應用

4.3.1 光纖Bragg光柵應變檢測原理

光纖由纖芯和包層構成，光纖光柵是纖芯折射率發生周期性變化的一段光纖，其波導結構如圖12所示。

圖12 光纖光柵結構示意圖Fig.12 Diagram of fiber grating

通常把光柵周期小于1 μm的光纖光柵稱為光纖Bragg光柵(FBG)。當寬帶光入射到FBG中時，中心波長滿足一定條件的入射光會發生反射，反射光的中心波長λB為

(2)

其中：neff為光纖纖芯有效折射率；Λ為FBG周期。

當FBG發生軸向應變時，λB會發生偏移，其偏移量ΔλB為

(3)

其中：Pe為有效彈光系數，由光纖參數確定；ε為FBG的軸向應變。

式(3)為FBG的應變傳感模型，反映了FBG軸向應變與FBG反射波長偏移量的關系。

4.3.2 光纖Bragg光柵應變檢測關鍵技術

利用FBG進行應變檢測時，光纖光柵探頭設計和波長解調技術是檢測系統構建、應用中的關鍵技術。首先，應根據被測構件的結構特點、應變分布與變化規律，并結合模式耦合理論，優化探頭參數，確定探頭的安裝方式；其次，對傳感信號的解調研究，需要設計一種低成本的解調裝置來實現高速、高精度的傳感檢測。通過理論分析可以發現，對光源高速掃描的可調諧F-P腔解調法是解決這一問題的一種有效途徑。

4.3.3 光纖光柵應變傳感器在齒輪齒根彎曲應力檢測中的應用

齒輪在傳動過程中，由于制造誤差、輪齒和軸等零件的彈性變形、振動等原因，齒輪齒根會產生較大的附加彎曲動應力，從而容易導致出現有害的振動、噪音，甚至出現輪齒折斷的嚴重現象。為此，對齒輪齒根彎曲應力進行動態檢測是優化齒輪的設計過程的必要環節。

傳統的齒輪齒根彎曲應力測量方法中，光彈性法的制作和安裝較為復雜，測量周期長；而電測法在進行多點測量時，采用的線束較多，抗電磁干擾能力差。對此，筆者設計了一種行星輪系固定中心齒輪齒根彎曲應力的光纖光柵動態測量系統，如圖13所示。該系統包括高速掃描光源、光電轉換模塊、放大濾波模塊、數據采集模塊、計算機等。它的工作原理如下：將寫有多個FBG的探頭粘貼在行星輪系固定中心齒輪齒根的安全區域內可實現分布式測量，由高速掃描光源在鋸齒波電壓的驅動下，發出中心波長周期性變化的窄帶光信號，通過光耦合器到達齒輪齒根處的FBG光柵處，反射回來的光信號通過光電轉換、放大濾波、數據采集進入上位機，由尋峰算法實現對FBG反射波長的檢測。通過FBG反射波長的變化，根據FBG應變傳感模型和標定數據可得到測點處的應變值，進而可求得齒輪齒根的彎曲應力。這種測量方法結構簡單，安裝方便，適于多點測量和工程應用，并可有效防止電磁干擾。

圖13 齒輪齒根彎曲應力測量系統原理圖Fig.13 Measurement system for bending stress of the gear

5 結束語

光纖傳感器作為一種迅速發展的新型檢測工具，和傳統的機械電子傳感器相比，可完成強干擾及狹小環境下的測量任務，但光纖動態檢測技術仍然存在許多需要深入研究的關鍵技術。首先，應優化光纖傳感探頭設計，進一步提高光纖探頭的靈敏度，消除檢測死區；其次，需要完善光纖動態檢測裝置中的補償技術，實現檢測系統的在線、動態軟件-硬件補償，以進一步提高其檢測精度；最后，要探索光纖動態檢測系統多傳感器融合技術及云檢測技術，以實現光纖動態檢測的網絡化和入云化。隨著現代光纖檢測技術的不斷完善，光纖測量技術必將會更加深入地應用到國民經濟發展和人類日常生活中的各個領域的測量環境中，為工業現場、生活實際和科研場所提供更優良的檢測手段。

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10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2015.03.001

*國家自科學基金資助項目(51405366，51405222)

2015-03-01

TN25； TH133.31

張小棟,男，1967年4月生，博士、教授。主要研究方向為智能檢測、診斷與控制及智能機器人。曾發表《腦控技術的研究與展望》(《振動、測試與診斷》2014年第34卷第2期)等論文。 E-mail：xdzhang@mail.xjtu.edu.cn