60光纖陀螺
A. 精確制導武器是指採用精確制導技術,直接命中概率在( )以上的武器。 現代國防的核心是什麼
其命中概率可達80%以上。
精確制導武器的主要特點可以概括為:命中精度高。作戰效能高。射程遠。作戰效費比高。
現代國防核心是軍事力量。
現代國防以軍事力量為核心,還包括有關的非軍事力量;它重視國家的戰爭潛力,特別是戰時的動員效率;它還是以經濟和科技為主的綜合國力的競爭。
現代軍隊是知識和科技密集的武裝集團,強調質量建軍勝過「人海戰術」。和平時期國防的作用是威懾,要求不戰而勝;戰時國防的責任是實戰,目標是勝利。
(1)60光纖陀螺擴展閱讀:
精確打擊武器領域的先進技術主要有:
1、微型精密慣性陀螺技術。21世紀初,最重要的新型陀螺技術是光纖陀螺技術。由於光纖陀螺中的許多光學器件是在多功能集成光學晶元上獲得的,故集成光學技術是獲得大批量生產緊湊而低成本光纖陀螺的重要條件。
2、微型制導炸彈技術。美國目前正在發展一項微型靈巧彈葯技術,旨在將一種250磅的炸彈裝入隱形飛機內。這種炸彈與2000磅炸彈具有同等的毀傷,而飛機的運載負荷卻降低了70%~80%。
美國研製的微型炸彈的直徑為152毫米,長度為1.8米,採用激光雷達尋的頭。該項目所涉及的關鍵技術是高威力炸葯、GPS抗干擾裝置,以及激光雷達末制導技術。
3、硬目標侵徹技術。硬目標侵徹技術涉及引信、戰斗部和炸葯。其關鍵技術有:用高強度、高韌性重金屬做侵徹彈體;用高能量、高密度炸葯做侵徹戰斗部裝葯,用這種材料裝填的戰斗部能夠承受彈丸侵徹硬目標時高沖擊載荷的作用。
B. 光纖是什麼
光纖是光導纖維的簡寫,是一種利用光在玻璃或塑料製成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。前香港中文大學校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用於通訊傳輸的設想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。
微細的光纖封裝在塑料護套中,使得它能夠彎曲而不至於斷裂。通常,光纖的一端的發射裝置使用發光二極體(light emitting diode,LED)或一束激光將光脈沖傳送至光纖,光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測脈沖。
在日常生活中,由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多,光纖被用作長距離的信息傳遞。
通常光纖與光纜兩個名詞會被混淆。多數光纖在使用前必須由幾層保護結構包覆,包覆後的纜線即被稱為光纜。光纖外層的保護層和絕緣層可防止周圍環境對光纖的傷害,如水、火、電擊等。光纜分為:光纖,緩沖層及披覆。光纖和同軸電纜相似,只是沒有網狀屏蔽層。中心是光傳播的玻璃芯。
在多模光纖中,芯的直徑是50μm和62.5μm兩種, 大致與人的頭發的粗細相當。而單模光纖芯的直徑為8μm~10μm。芯外麵包圍著一層折射率比芯低的玻璃封套, 以使光線保持在芯內。再外面的是一層薄的塑料外套,用來保護封套。光纖通常被紮成束,外面有外殼保護。 纖芯通常是由石英玻璃製成的橫截面積很小的雙層同心圓柱體,它質地脆,易斷裂,因此需要外加一保護層
1.光是一種電磁波
可見光部分波長范圍是:390~760nm(納米)。大於760nm部分是紅外光,小於390nm部分是紫外光。光纖中應用的是:850nm,1310nm,1550nm三種。
2.光的折射,反射和全反射。
因光在不同物質中的傳播速度是不同的,所以光從一種物質射向另一種物質時,在兩種物質的交界面處會產生折射和反射。而且,折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時,折射光會消失,入射光全部被反射回來,這就是光的全反射。不同的物質對相同波長光的折射角度是不同的(即不同的物質有不同的光折射率),相同的物質對不同波長光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基於以上原理而形成的。
1.光纖結構:
光纖裸纖一般分為三層:中心高折射率玻璃芯(芯徑一般為50或62.5μm),中間為低折射率硅玻璃包層(直徑一般為125μm),最外是加強用的樹脂塗層。
光纖2.數值孔徑:
入射到光纖端面的光並不能全部被光纖所傳輸,只是在某個角度范圍內的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數值孔徑。光纖的數值孔徑大些對於光纖的對接是有利的。不同廠家生產的光纖的數值孔徑不同(AT&T CORNING)。
3.光纖的種類:
光纖的種類很多,根據用途不同,所需要的功能和性能也有所差異。但對於有線電視和通信用的光纖,其設計和製造的原則基本相同,諸如:①損耗小;②有一定帶寬且色散小;③接線容易;④易於成統;⑤可靠性高;⑥製造比較簡單;⑦價廉等。光纖的分類主要是從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和製造方法上作一歸納的,茲將各種分類舉例如下。
(1)工作波長:紫外光纖、可觀光纖、近紅外光纖、紅外光纖(0.85μm、1.3μm、1.55μm)。
(2)折射率分布:階躍(SI)型光纖、近階躍型光纖、漸變(GI)型光纖、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。
(3)傳輸模式:單模光纖(含偏振保持光纖、非偏振保持光纖)、多模光纖。
(4)原材料:石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復合材料光纖(如塑料包層、液體纖芯等)、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機材料(碳等)、金屬材料(銅、鎳等)和塑料等。
(5)製造方法:預塑有汽相軸向沉積(VAD)、化學汽相沉積(CVD)等,拉絲法有管律法(Rod intube)和雙坩鍋法等。
石英光纖
石英光纖(Silica Fiber)是以二氧化硅(SiO2)為主要原料,並按不同的摻雜量,來控制纖芯和包層的折射率分布的光纖。石英(玻璃)系列光纖,具有低耗、寬頻的特點,現在已廣泛應用於有線電視和通信系統。
石英玻璃光導纖維的優點是損耗低,當光波長為1.0~1.7μm(約1.4μm附近),損耗只有1dB/km,在1.55μm處最低,只有0.2dB/km。
摻氟光纖
摻氟光纖(Fluorine Doped Fiber)為石英光纖的典型產品之一。通常,作為1.3μm波域的通信用光纖中,控制纖芯的摻雜物為二氧化鍺(GeO2),包層是用SiO2作成的。但接氟光纖的纖芯,大多使用SiO2,而在包層中卻是摻入氟素的。由於,瑞利散射損耗是因折射率的變動而引起的光散射現象。所以,希望形成折射率變動因素的摻雜物,以少為佳。氟素的作用主要是可以降低SIO2的折射率。因而,常用於包層的摻雜。
石英光纖與其它原料的光纖相比,還具有從紫外線光到近紅外線光的透光廣譜,除通信用途之外,還可用於導光和圖像傳導等領域。
紅外光纖
作為光通信領域所開發的石英系列光纖的工作波長,盡管用在較短的傳輸距離,也只能用於2μm。為此,能在更長的紅外波長領域工作,所開發的光纖稱為紅外光纖。紅外光纖(Infrared Optical Fiber)主要用於光能傳送。例如有:溫度計量、熱圖像傳輸、激光手術刀醫療、熱能加工等等,普及率尚低。
復合光纖
復合光纖(Compound Fiber)是在SiO2原料中,再適當混合諸如氧化鈉(Na2O)、氧化硼(B2O3)、氧化鉀(K2O)等氧化物製作成多組分玻璃光纖,特點是多組分玻璃比石英玻璃的軟化點低且纖芯與包層的折射率差很大。主要用在醫療業務的光纖內窺鏡。
氟氯化物光纖
氟化物光纖氯化物光纖(Fluoride Fiber)是由氟化物玻璃作成的光纖。這種光纖原料又簡稱 ZBLAN(即將氟化誥(ZrF2)、氟化鋇(BaF2)、氟化鑭(LaF3)、氟化鋁(AlF3)、氟化鈉(NaF)等氯化物玻璃原料簡化成的縮語。主要工作在2~10μm波長的光傳輸業務。由於ZBLAN具有超低損耗光纖的可能性,正在進行著用於長距離通信光纖的可行性開發,例如:其理論上的最低損耗,在3μm波長時可達10-2~10-3dB/km,而石英光纖在1.55μm時卻在0.15-0.16dB/Km之間。目前,ZBLAN光纖由於難於降低散射損耗,只能用在2.4~2.7μm的溫敏器和熱圖像傳輸,尚未廣泛實用。最近,為了利用ZBLAN進行長距離傳輸,正在研製1.3μm的摻鐠光纖放大器(PDFA)。
塑包光纖
塑包光纖(Plastic Clad Fiber)是將高純度的石英玻璃作成纖芯,而將折射率比石英稍低的如硅膠等塑料作為包層的階躍型光纖。它與石英光纖相比較,具有纖芯租、數值孔徑(NA)高的特點。因此,易與發光二極體LED光源結合,損耗也較小。所以,非常適用於區域網(LAN)和近距離通信。
塑料光纖
這是將纖芯和包層都用塑料(聚合物)作成的光纖。早期產品主要用於裝飾和導光照明及近距離光鍵路的光通信中。原料主要是有機玻璃(PMMA)、聚苯乙稀(PS)和聚碳酸酯(PC)。損耗受到塑料固有的C-H結合結構制約,一般每km可達幾十dB。為了降低損耗正在開發應用氟索系列塑料。由於塑料光纖(Plastic Optical fiber)的纖芯直徑為1000μm,比單模石英光纖大100倍,接續簡單,而且易於彎曲施工容易。近年來,加上寬頻化的進度,作為漸變型(GI)折射率的多模塑料光纖的發展受到了社會的重視。最近,在汽車內部LAN中應用較快,未來在家庭LAN中也可能得到應用。
單模光纖
單模光纖這是指在工作波長中,只能傳輸一個傳播模式的光纖,通常簡稱為單模光纖(SMF:Single ModeFiber)。目前,在有線電視和光通信中,是應用最廣泛的光纖。由於,光纖的纖芯很細(約10μm)而且折射率呈階躍狀分布,當歸一化頻率V參數<2.4時,理論上,只能形成單模傳輸。另外,SMF沒有多模色散,不僅傳輸頻帶較多模光纖更寬,再加上SMF的材料色散和結構色散的相加抵消,其合成特性恰好形成零色散的特性,使傳輸頻帶更加拓寬。SMF中,因摻雜物不同與製造方式的差別有許多類型。凹陷型包層光纖(DePr-essed Clad Fiber),其包層形成兩重結構,鄰近纖芯的包層,較外倒包層的折射率還低。
多模光纖
多模光纖將光纖按工作波長以其傳播可能的模式為多個模式的光纖稱作多模光纖(MMF:MUlti ModeFiber)。纖芯直徑為50μm,由於傳輸模式可達幾百個,與SMF相比傳輸帶寬主要受模式色散支配。在歷史上曾用於有線電視和通信系統的短距離傳輸。自從出現SMF光纖後,似乎形成歷史產品。但實際上,由於MMF較SMF的芯徑大且與LED等光源結合容易,在眾多LAN中更有優勢。所以,在短距離通信領域中MMF仍在重新受到重視。MMF按折射率分布進行分類時,有:漸變(GI)型和階躍(SI)型兩種。GI型的折射率以纖芯中心為最高,沿向包層徐徐降低。由於SI型光波在光纖中的反射前進過程中,產生各個光路徑的時差,致使射出光波失真,色激較大。其結果是傳輸帶寬變窄,目前SI型MMF應用較少。
色散位移光纖
單模光纖的工作波長在1.3Pm時,模場直徑約9Pm,其傳輸損耗約0.3dB/km。此時,零色散波長恰好在1.3pm處。石英光纖中,從原材料上看1.55pm段的傳輸損耗最小(約0.2dB/km)。由於現在已經實用的摻鉺光纖放大器(EDFA)是工作在1.55pm波段的,如果在此波段也能實現零色散,就更有利於應用1.55Pm波段的長距離傳輸。於是,巧妙地利用光纖材料中的石英材料色散與纖芯結構色散的合成抵消特性,就可使原在1.3Pm段的零色散,移位到1.55pm段也構成零色散。因此,被命名為色散位移光纖(DSF:DispersionShifted Fiber)。加大結構色散的方法,主要是在纖芯的折射率分布性能進行改善。在光通信的長距離傳輸中,光纖色散為零是重要的,但不是唯一的。其它性能還有損耗小、接續容易、成纜化或工作中的特性變化小(包括彎曲、拉伸和環境變化影響)。DSF就是在設計中,綜合考慮這些因素。
十一 色散平坦光纖
色散移位光纖(DSF)是將單模光纖設計零色散位於1.55pm波段的光纖。而色散平坦光纖(DFF:Dispersion Flattened Fiber)卻是將從1.3Pm到1.55pm的較寬波段的色散,都能作到很低,幾乎達到零色散的光纖稱作DFF。由於DFF要作到1.3pm~1.55pm范圍的色散都減少。就需要對光纖的折射率分布進行復雜的設計。不過這種光纖對於波分復用(WDM)的線路卻是很適宜的。由於DFF光纖的工藝比較復雜,費用較貴。今後隨著產量的增加,價格也會降低。
十二 色散補償光纖
對於採用單模光纖的干線系統,由於多數是利用1.3pm波段色散為零的光纖構成的。可是,現在損耗最小的1.55pm,由於EDFA的實用化,如果能在1.3pm零色散的光纖上也能令1.55pm波長工作,將是非常有益的。因為,在1.3Pm零色散的光纖中,1.55Pm波段的色散約有16ps/km/nm之多。如果在此光纖線路中,插入一段與此色散符號相反的光纖,就可使整個光線路的色散為零。為此目的所用的是光纖則稱作色散補償光纖(DCF:DisPersion Compe-nsation Fiber)。DCF與標準的1.3pm零色散光纖相比,纖芯直徑更細,而且折射率差也較大。DCF也是WDM光線路的重要組成部分。
十三 偏振保持光纖
在光纖中傳播的光波,因為具有電磁波的性質,所以,除了基本的光波單一模式之外,實質上還存在著電磁場(TE、TM)分布的兩個正交模式。通常,由於光纖截面的結構是圓對稱的,這兩個偏振模式的傳播常數相等,兩束偏振光互不幹涉,但實際上,光纖不是完全地圓對稱,例如有著彎曲部分,就會出現兩個偏振模式之間的結合因素,在光軸上呈不規則分布。偏振光的這種變化造成的色散,稱之偏振模式色散(PMD)。對於現在以分配圖像為主的有線電視,影響尚不太大,但對於一些未來超寬頻有特殊要求的業務,如:
①相干通信中採用外差檢波,要求光波偏振更穩定時;
②光機器等對輸入輸出特性要求與偏振相關時;
③在製作偏振保持光耦合器和偏振器或去偏振器等時;
④製作利用光干涉的光纖敏感器等,
凡要求偏振波保持恆定的情況下,對光纖經過改進使偏振狀態不變的光纖稱作偏振保持光纖(PMF:Polarization Maintaining fiber),或稱其為固定偏振光纖。
十四 雙折射光纖
雙折射光纖是指在單模光纖中,可以傳輸相互正交的兩個固有偏振模式的光纖。折射率隨偏報方向變異的現象稱為雙折射。它又稱作PANDA光纖,即偏振保持與吸收減少光纖(Polarization-maintai-ning AND Absorption- recing fiber)。它是在纖芯的橫向兩則,設置熱膨脹系數大、截面是圓形的玻璃部分。在高溫的光纖拉絲過程中,這些部分收縮,其結果在纖芯y方向產生拉伸,同時又在x方向呈現壓縮應力。致使纖材出現光彈性效應,使折射率在X方向和y方向出現差異。依此原理達到偏振保持恆定的效果。
十五 抗惡環境光纖
通信用光纖通常的工作環境溫度可在-40~+60℃之間,設計時也是以不受大量輻射線照射為前提的。相比之下,對於更低溫或更高溫以及能在遭受高壓或外力影響、曝曬輻射線的惡劣環境下,也能工作的光纖則稱作抗惡環境光纖(Hard Condition Resistant Fiber)。一般為了對光纖表面進行機械保護,多塗覆一層塑料。可是隨著溫度升高,塑料保護功能有所下降,致使使用溫度也有所限制。如果改用抗熱性塑料,如聚四氟乙稀(Teflon)等樹脂,即可工作在300℃環境。也有在石英玻璃表面塗覆鎳(Ni)和鋁(Al)等金屬的。這種光纖則稱為耐熱光纖(Heat Resistant Fiber)。另外,當光纖受到輻射線的照射時,光損耗會增加。這是因為石英玻璃遇到輻射線照射時,玻璃中會出現結構缺陷(也稱作色心:Colour Center),尤在0.4~0.7pm波長時損耗增大。防止辦法是改用摻雜OH或F素的石英玻璃,就能抑制因輻射線造成的損耗缺陷。這種光纖則稱作抗輻射光纖(Radiation Resistant Fiber),多用於核發電站的監測用光纖維鏡等。
十六 密封塗層光纖
為了保持光纖的機械強度和損耗的長時間穩定,而在玻璃表面塗裝碳化硅(SiC)、碳化鈦(TiC)、碳(C)等無機材料,用來防止從外部來的水和氫的擴散所製造的光纖(HCFHermeticallyCoated Fiber)。目前,通用的是在化學氣相沉積(CVD)法生產過程中,用碳層高速堆積來實現充分密封效應。這種 碳塗覆光纖(CCF)能有效地截斷光纖與外界氫分子的侵入。據報道它在室溫的氫氣環境中可維持20年不增加損耗。當然,它在防止水分侵入,延緩機械強度的疲勞進程中,其疲勞系數(Fatigue Parameter)可達200以上。所以,HCF被應用於嚴酷環境中要求可靠性高的系統,例如海底光纜就是一例。
十七 碳塗層光纖
在石英光纖的表面塗敷碳膜的光纖,稱之碳塗層光纖(CCF:Carbon CoatedFiber)。其機理是利用碳素的緻密膜層,使光纖表面與外界隔離,以改善光纖的機械疲勞損耗和氫分子的損耗增加。CCF是密封塗層光纖(HCF)的一種。
十八 金屬塗層光纖
金屬塗層光纖(Metal Coated Fiber)是在光纖的表面塗布Ni、Cu、Al等金屬層的光纖。也有再在金屬層外被覆塑料的,目的在於提高抗熱性和可供通電及焊接。它是抗惡環境性光纖之一,也可作為電子電路的部件用。 早期產品是在拉絲過程中,塗布熔解的金屬作成的。由於此法因被玻璃與金屬的膨脹系數差異太大,會增微小彎曲損耗,實用化率不高。近期,由於在玻璃光纖的表面採用低損耗的非電解鍍膜法的成功,使性能大有改善。
十九 摻稀土光纖
在光纖的纖芯中,摻雜如何(Er)、欽(Nd)、譜(Pr)等稀土族元素的光纖。1985年英國的索斯安普頓(Sourthampton)大學的佩思(Payne)等首先發現摻雜稀土元素的光纖(Rare Earth DoPed Fiber)有激光振盪和光放大的現象。於是,從此揭開了慘餌等光放大的面紗,現在已經實用的1.55pmEDFA就是利用摻餌的單模光纖,利用1.47pm的激光進行激勵,得到1.55pm光信號放大的。另外,摻錯的氟化物光纖放大器(PDFA)正在開發中。
二十 喇曼光纖
喇曼效應是指往某物質中射人頻率f的單色光時,在散射光中會出現頻率f之外的f±fR, f±2fR等頻率的散射光,對此現象稱喇曼效應。由於它是物質的分子運動與格子運動之間的能量交換所產生的。當物質吸收能量時,光的振動數變小,對此散射光稱斯托克斯(stokes)線。反之,從物質得到能量,而振動數變大的散射光,則稱反斯托克斯線。於是振動數的偏差FR,反映了能級,可顯示物質中固有的數值。 利用這種非線性媒體做成的光纖,稱作喇曼光纖(RF:Raman Fiber)。為了將光封閉在細小的纖芯中,進行長距離傳播,就會出現光與物質的相互作用效應,能使信號波形不畸變,實現長距離傳輸。 當輸入光增強時,就會獲得相乾的感應散射光。應用感應喇曼散射光的設備有喇曼光纖激光器,可供作分光測量電源和光纖色散測試用電源。另外,感應喇曼散射,在光纖的長距離通信中,正在研討作為光放大器的應用。
二十一 偏心光纖
標准光纖的纖芯是設置在包層中心的,纖芯與包層的截面形狀為同心圓型。但因用途不同,也有將纖芯位置和纖芯形狀、包層形狀,作成不同狀態或將包層穿孔形成異型結構的。相對於標准光纖,稱這些光纖叫異型光纖。 偏心光纖(Excentric Core Fiber),它是異型光纖的一種。其纖芯設置在偏離中心且接近包層外線的偏心位置。由於纖芯靠近外表,部分光場會溢出包層傳播(稱此為漸消彼,Evanescent Wave)。利用這一現象,就可檢測有無附著物質以及折射率的變化。 偏心光纖(ECF)主要用作檢測物質的光纖敏感器。與光時域反射計(OTDR)的測試法組合一起,還可作分布敏感器用。
二十二 發光光纖
採用含有熒光物質製造的光纖。它是在受到輻射線、紫外線等光波照射時,產生的熒光一部分,可經光纖閉合進行傳輸的光纖。 發光光纖(Luminescent Fiber)可以用於檢測輻射線和紫外線,以及進行波長變換,或用作溫度敏感器、化學敏感器。在輻射線的檢測中也稱作閃光光纖(Scintillation Fiber)。 發光光纖從熒光材料和摻雜的角度上,正在開發著塑料光纖。
二十三 多芯光纖
通常的光纖是由一個纖芯區和圍繞它的包層區構成的。但多芯光纖(Multi Core Fiber)卻是一個共同的包層區中存在多個纖芯的。由於纖芯的相互接近程度,可有兩種功能。 其一是纖芯間隔大,即不產生光耦會的結構。這種光纖,由於能提高傳輸線路的單位面積的集成密度。在光通信中,可以作成具有多個纖芯的帶狀光纜,而在非通信領域,作為光纖傳像束,有將纖芯作成成千上萬個的。 其二是使纖芯之間的距離靠近,能產生光波耦合作用。利用此原理正在開發雙纖芯的敏感器或光迴路器件。
二十四 空心光纖
將光纖作成空心,形成圓筒狀空間,用於光傳輸的光纖,稱作空心光纖(Hollow Fiber)。 空心光纖主要用於能量傳送,可供X射線、紫外線和遠紅外線光能傳輸。空心光纖結構有兩種:一是將玻璃作成圓筒狀,其纖芯與包層原理與階躍型相同。利用光在空氣與玻璃之間的全反射傳播。由於,光的大部分可在無損耗的空氣中傳播,具有一定距離的傳播功能。二是使圓筒內面的反射率接近1,以減少反射損耗。為了提高反射率,有在簡內設置電介質,使工作波長段損耗減少的。例如可以作到波長10.6pm損耗達幾dB/m的。
二十五 高分子光導纖維
按材質分,有無機光導纖維和高分子光導纖維,目前在工業上大量應用的是前者。無機光導纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英,主要原料為四氯化硅、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質含量低於10ppb。除此之外,OH-離子要求低於10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多,主要有二氧化硅、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導纖維是以透明聚合物製得的光導纖維,由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲製得的纖維,外層為含氟聚合物或有機硅聚合物等。
高分子光導纖維的光損耗較高,1982年,日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材,光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸,大數值孔徑的光導纖維,光源耦合效率高,撓曲性好,微彎曲不影響導光能力,配列、粘接容易,便於使用,成本低廉。但光損耗大,只能短距離應用。光損耗在10~100dB/km的光導纖維,可傳輸幾百米。
二十六 保偏光纖
保偏光纖:保偏光纖傳輸線偏振光,廣泛用於航天、航空、航海、工業製造技術及通信等國民經濟的各個領域。在以光學相干檢測為基礎的干涉型光纖感測器中,使用保偏光纖能夠保證線偏振方向不變,提高相干信躁比,以實現對物理量的高精度測量。保偏光纖作為一種特種光纖,主要應用於光纖陀螺,光纖水聽器等感測器和DWDM、EDFA等光纖通信系統。由於光纖陀螺及光纖水聽器等可用於軍用慣導和聲吶,屬於高新科技產品,而保偏光纖又是其核心部件,因而保偏光纖一直被西方發達國家列入對我禁運的清單。保偏光纖在拉制過程中,由於光纖內部產生的結構缺陷會造成保偏性能的下降,即當線偏振光沿光纖的一個特徵軸傳輸時,部分光信號會耦合進入另一個與之垂直的特徵軸,最終造成出射偏振光信號偏振消光比的下降. 這種缺陷就是影響光纖內的雙折射效應. 保偏光纖中,雙折射效應越強,波長越短,保持傳輸光偏振態越好。
C. UVLED光源將逐步取代傳統UV汞燈是真的嗎
肯定的
眾所周知,三十多年以前紫外線(UV光)被成功的推廣到商業應用。各膠黏劑生產商針對UV光固化特性,研製出用於粘接、密封、印刷等系列UV產品,並廣泛應用於通訊、電子、光學、印刷等眾多領域。這些產品在UV光(一定波長及一定光強度)照射下,會固化或硬化(聚合),並且與傳統產品--UV光固化更加快高效、節能環保。 UV固化設備也經歷了不斷研發及完善的過程。以汞燈照射方式為主流的生產工藝被採用了很長時間。但由於設備價格昂貴、維護成本高、UV光照強度衰減快,被照射元件的表面溫升高、體積大、耗材貴、貢污染等缺陷,業界一直致力於改進,但因原始硬體的局限性一直難以突破。 UV LED的問世,為UV固化行業帶來了革命性的變化。其具有恆定的光照強度、優秀的溫度控制、便攜環保的特性,更有相對較低的采購成本和幾乎為零的維護成本,對UV固化工藝的品質提升與節能降耗起到了推動作用。 UV LED點光源、線光源、面光源已開始應用於各個行業。我們相信,經過全行業的共同努力,未來的UV固化行業一定會擁有一番環保節能的嶄新天地。 使用壽命 相對於傳統UV固化設備,其汞燈使用壽命只有800-3000小時,採用UV LED紫外固化系統的使用壽命達到20000-30000小時。LED方式可以僅在需要紫外線時瞬間點亮,按DUIY=1/5(准備時間=5照射時間=1)時,LED方式的使用壽命相當於汞燈方式的30-40倍。減少了更換燈泡的時間:提高了生產效率,同時也非常節能。而傳統汞燈方式固化設備在工作時,由於汞燈啟動慢、開閉影響燈泡壽命,必須一直點亮,不僅造成不必要的電力消耗而且縮短了汞燈工作壽命。 無熱輻射 高功率發光二極體沒有紅外線發出。被照射的產品表面溫升5°C以下,而傳統汞燈方式的紫外線固化機一般都會使被照射的產品表面升高60-90°C,使產品的定位發生位移,造成產品不良。UV-LED固化方式最適宜塑料基材、透鏡粘接及電子產品、光纖光纜等熱敏感、高精度的粘接工藝要求。 環保無污染 傳統的汞燈方式固化機採用汞燈發光方式,燈泡內有水銀,廢品處理、運輸非常麻煩,處理不當會對環境產生嚴重污染。而LED式固化機採用半導體放光,沒有對環境造成污染的因素。因此使用LED式固化機更加環保。 超強照度 採用大功率LED晶元和特殊的光學設計,是紫外光達到高精度、高強度照射;紫外光輸出達到8600mW/m2的照射強度。採用最新的光學技術和製造工藝,實現了比傳統汞燈照射方式更加優化的高強度輸出與均勻性,幾乎是傳統汞燈方式照射光度的2倍,使UV粘合劑更快固化,縮短了生產時間,大幅度提高了生產效率。 傳統的汞燈方式點光源固化機在增加照射通道時,通道的增加會造成單個照射通道的輸出能量減少。而採用LED式的照射,各個照射頭獨立發光,照射能量不受通道增加的影響,始終保持在最大值。 因其超強集中的光照度,與汞燈相比,UV LED縮短了作業的照射時間,提高了生產效率。 能耗低 UV LED方式較汞燈方式有效發光效率高10倍以上。 同時,汞燈方式無論是否進行有效照射,汞燈都需要連續點燈工作,電力一直處於消耗狀態。而UV LED方式只在照射時才消耗電力,而在待機時電力消耗幾乎為零。可以做一個簡單的計算,每台點光源固化機節省的電能: 270(瓦特)*8(小時)*365(天)= 800(千瓦時) 由此可見,每台每年僅耗電費用就可以省千元。不僅如此,通過節省電能,每台每年可間接減少二氧化碳的排放量1.4噸,相當於一輛轎車一年的排氣量。 安裝簡單,節約空間 LED固化機的體積只有傳統固化機的1/5大小,使設備的安裝更加簡單,減少了生產現場的場地佔用面積 高信賴設計 從電路設計、光學設計、系統優化到元器件選用,貫徹ST-LED一貫的高信賴設計理念,保證了設備的穩定性、可靠性及固化的一致性。 市場產品分類: 目前市場上主要有:UV-LED點光源固化機, UV-LED線光源固化機,UV-LED面光源固化機,攜帶型UV-LED固化裝置 應用領域 : 微電子行業-UV光固化應用 1. 手機元件裝配(相機鏡頭、聽筒、話筒,外殼,液晶模組,觸摸屏塗層等) 2. 硬碟磁頭裝配(金線固定,軸承,線圈, 晶元粘接等) 3. DVD/數碼相機(透鏡,鏡頭粘接,電路板加固) 4. 馬達及元件裝配 (導線,線圈固定,線圈末端固定,PTC/NTC元件粘接,保護變壓器磁芯) 5. 半導體晶元(防潮濕保護塗層,晶元掩膜,晶元污染檢驗,紫外膠帶的曝光,晶 元拋光檢查) 6. 感測器生產(氣體感測器,光電感測器,光纖感測器,光電編碼器等) PCB行業LED UV光固化應用 1. 元件(電容,電感,各種插件,螺絲,晶元等)固定 2. 防潮灌封和核心電路、晶元保護,抗氧化塗層保護 3. 電路板保型(角)塗層 4. 地線,飛線,線圈固定 5. 波峰焊通孔掩膜 醫療器械LED UV光固化應用 UV膠水粘接使醫療器械的經濟自動化裝配更容易。現在, 先進的LED UV光源系統,能幾秒鍾固化沒有溶劑的紫外膠水,以及點膠系統,使醫療器械裝配過程形成一致和重復性的粘接的一種有效和經濟性的方法。 UV光源的最優化和控制對製造可靠的醫療器械非常重要。使用紫外固化膠水提供有很多優勢, 比如更低的能量需要,節省固化時間和位置, 提升生產率, 更容易自動化。 UV膠水一般用來粘接和密封醫療器械,這些醫療器械需要非常高的質量和最好的可靠性。UV膠水固化典型應用在醫療器械裝配,比如需要粘接 1) 不同的材料 (或是機械特性不相同) 2) 材料不足夠厚,不能使用焊接方法 3)預先生產子件。。 1. 麻醉面罩2. 注射器3. 導液管 4. 靜脈輸液管5. 血管植入配件 6. 內窺鏡7. 動脈定位 8. 管狀排水裝置9. 氣管管道 10. 血液氧合器11. 助聽器 12. 探測,監控,以及圖像器械13. 生物晶元 14. 粘接PVC, 熱塑料(聚碳酸脂據和ABS) 光學行業-ST-LED UV光固化應用 1. 光學元件裝配 (透鏡組,棱鏡,光學引擎裝配) 2. 圖像儀器裝配(顯微鏡,內窺鏡,紅外儀,夜視儀,探頭等) 光通信行業LED UV光固化應用 1. 無源器件(波分復用器WDM,陣列光柵波導AWG,光分路器SPLITTER,光隔離器ISOLATOR,光耦合器COUPLOR等),各種玻璃封裝結構粘接或是灌封,微小元件的固定等。 2. 有源器件(同軸器件TOSA/ROSA/BOSA,VCSEL,激光準直器等)特別是FTTX低成本小型化塑料封裝結構 3. 光纖光纜(外塗層,標記,粘接,光纖陀螺儀) 科研及院所-ST-LED UV光固化應用 1. 高分子化學(納米塗料,光固化樹脂,光敏劑,單體,UV油墨等) 2. 醫療高分子材料(醫用塑料,導管),微生物 3. 光化學 (光催化,光激發,光合作用等) 4. 半導體 (光加速蝕刻,切割,uv膠帶等) 其他應用 紫外線分析儀,生物遺傳工程,分子遺傳學,醫學衛生,生物製品,葯物研究,衛生防疫,染料化工,石油化工,紡織行業,公安政法部門,文物考古部門,凡需要進行熒光分析檢定的部門都可使用。 生化 , 微生物, 基因, 遺傳, 醫學 , 催化,每個通道採用不同波長的紫外線LED, 從240nm至 410nm,每5nm一個台階,進行細化分析 3,紫外光治療儀, 醫療應用,例如:牙科固化,白癜風治療,傷口復合促進 等。 4,標准光源,由於LED發光光譜比較單一,能量一致,可以作為有效的標准光源 5,刑偵光源
D. 中國核力量
詳細情況是機密我不能說的!
大概的情況是我國陸基的核武器運載工具有東風系列內(DF-11.DF-21.DF-31.DF-41),其射程從近容到遠,在中國大陸上發射,基本上可以覆蓋全球,彈頭當量都在10萬噸以上(有多彈頭),這是我國第一次核打擊力量。
海基核武器運載工具有巨浪-1.巨浪-2,它們就是DF-21.DF-31的海上型,用戰略核潛艇發射,這是我國的第二次核打擊力量。
E. 誰能幫我完整解釋UVLED光源
UVLED即紫外發光二極體,是LED的一種。
通常來說UVLED光源是一種單純度波段,由於發光納米波段的單一性,所以在固化效果上比傳統的UV固化速度要快10倍以上,而且還是冷光源。當然UVLED光源在410nm-600nm區間時可以用來成像,目前在480nm以成功用於顯微鏡成像。
UVLED點光源,UVLED線光源,UVLED面光源用於固化UV油墨和UV膠,還能進行紫外激光掃描。
UVLED線光源可以按照客戶的尺寸定做固化照射面積,做到簡易,適用,不浪費。發光功率高,而耗電量小。
UVLED面光源 固化面積大,發光均勻,衰減小,固化速度快,可按客戶要求發光尺寸做。
F. 飛機捷聯慣導系統是怎麼工作的
在軍、民領域中的各類飛行器上,慣導系統作為一種現代化導航設備已被廣泛應用,尤其在現代軍事航空領域中發揮著舉足輕重的作用。 早期的慣導系統由於採用了機械式精密穩定平台,被稱為平台式慣導系統,它不僅體積大、重量重、可靠性低、維護復雜、費用昂貴,而且系統性能還受到機械結構的復雜性和極限精度的制約。最早的機械式慣導系統是美國麻省理工學院研製的於1953年投於使用的空間穩定慣性基準設備,其直徑為1.5m,重量達908kg,系統精度約為0.925km/h。到20世紀70年代,美空軍採用了高級慣性基準球用於MX洲際彈道導彈上,將系統的精度提高了一個數量級以上。它代表了機械實現的頂峰,該系統採用了浮球平台結構,直徑為0.5m,重量為52kg。 隨著計算機和微技術的迅猛發展,利用計算機的強大解算和控制功能代替機電穩定系統成為可能。於是,一種新型慣導系統--捷聯慣導系統從20世紀60年代初開始發展起來,尤其在1969年,捷聯慣導系統作為"阿波羅"-13號登月飛船的應急備份裝置,在其服務艙發生爆炸時將飛船成功地引導到返回地球的軌道上時起到了決定性作用,成為捷聯式慣導系統發展中的一個里程碑。 一、捷聯慣導系統工作原理及特點 慣導系統主要分為平台式慣導系統和捷聯式慣導系統兩大類。慣導系統(INS)是一種不依賴於任何外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統,具有隱蔽性好,可在空中、地面、水下等各種復雜環境下工作的特點。 捷聯慣導系統(SINS)是在平台式慣導系統基礎上發展而來的,它是一種無框架系統,由三個速率陀螺、三個線加速度計和微型計算機組成。平台式慣導系統和捷聯式慣導系統的主要區別是:前者有實體的物理平台,陀螺和加速度計置於陀螺穩定的平台上,該平台跟蹤導航坐標系,以實現速度和位置解算,姿態數據直接取自於平台的環架;後者的陀螺和加速度計直接固連在載體上作為測量基準,它不再採用機電平台,慣性平台的功能由計算機完成,即在計算機內建立一個數學平台取代機電平台的功能,其飛行器姿態數據通過計算機計算得到,故有時也稱其為"數學平台",這是捷聯慣導系統區別於平台式慣導系統的根本點。由於慣性元有固定漂移率,會造成導航誤差,因此,遠程導彈、飛機等武器平台通常採用指令、GPS或其組合等方式對慣導進行定時修正,以獲取持續准確的位置參數。如採用指令+捷聯式慣導、GPS+慣導(GPS/INS)。美國的戰斧巡航導彈採用了GPS+INS +地形匹配組合導航。 慣導系統基本工作原理是以牛頓力學定律為基礎,通過測量載體在慣性參考系的加速度,將它對時間進行積分,之後將其變換到導航坐標系,得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置信息等。對捷聯慣導系統而言,平台的作用和概念體現在計算機中,它是寫在計算機中的方向餘弦陣。直接安裝在載體上的慣性元件測得相對慣性空間的加速度和角加速度是沿載體軸的分量,將這些分量經過一個坐標轉換方向餘弦陣,可以轉換到要求的計算機坐標系內的分量。如果這個矩陣可以描述載體和地理坐標系之間的關系,那麼載體坐標系測得的相對慣性空間的加速度和角速度,經過轉換後便可得到沿地理坐標系的加速度和角速度分量,有了已知方位的加速度和角速度分量之後,導航計算機便可根據相應的力學方程解出要求的導航和姿態參數來。捷聯慣導系統原理方框圖如圖1所示。 捷聯慣導系統和平台式慣導系統一樣,能精確提供載體的姿態、地速、經緯度等導航參數。但平台式慣導系統結構較復雜、可靠性較低、故障間隔時間較短、造價較高,為可靠起見,通常在一個運載體上要配用兩套慣導裝置,這就增加了維修和購置費用。在捷聯慣導系統中,由於計算機中存儲的方向餘弦解析參考系取代了平台系統以物理形式實現的參考系,因此,捷聯慣導系統有以下獨特優點。 (1)去掉了復雜的平台機械繫統,系統結構極為簡單,減小了系統的體積和重量,同時降低了成本,簡化了維修,提高了可靠性。 (2)無常用的機械平台,縮短了整個系統的啟動准備時間,也消除了與平台系統有關的誤差。 (3)無框架鎖定系統,允許全方位(全姿態)工作。 (4)除能提供平台式系統所能提供的所有參數外,還可以提供沿彈體三個軸的速度和加速度信息。 但是,由於在捷聯慣導系統中,慣性元件與載體直接固連,其工作環境惡劣,對慣性元件及機(彈)載計算機等部件也提出了較高的要求。 (1)要求加速度表在寬動態范圍內具有高性能、高可靠性,且能數字輸出。 (2)因為要保證大攻角下的計算精度,對計算機的速度和容量都提出了較高的要求。 二、捷聯慣導系統發展趨勢 進入20世紀80~90年代,在太空梭、宇宙飛船、衛星等民用領域及在各種戰略、戰術導彈、軍用飛機、反潛武器、作戰艦艇等軍事領域開始採用動力調諧式陀螺、激光陀螺和光纖式陀螺的捷聯慣導系統,尤其是激光陀螺和光纖式陀螺是捷聯慣導系統的理想器件。激光陀螺具有角速率動態范圍寬、對加速度和震動不敏感、不需溫控、啟動時間特別短和可靠性高等優點。激光陀螺慣導系統已在波音757/767、A310民機以及F-20戰斗機上試用,精度達到1.85km/h的量級。20世紀90年代,激光陀螺慣導系統估計佔到全部慣導系統的一半以上,其價格與普通慣導系統差不多,但由於增加了平均故障間隔時間,因而其壽命期費用只有普通慣導系統的15%~20%。光纖陀螺實際上是激光陀螺中的一種,其原理與環型激光陀螺相同,克服了因激光陀螺閉鎖帶來的負效應,具有檢測靈敏度和解析度極高(可達10-7rad/s)、啟動時間極短(原理上可瞬間啟動)、動態范圍極寬、結構簡單、零部件少體積小、造價低、可靠性高等優點。採用光纖陀螺的捷聯航姿系統已用於戰斗機的機載武器系統中及波音777飛機上。波音777由於採用了光纖陀螺的捷聯慣導系統,其平均故障間隔時間可高達20000h。採用光纖陀螺的捷聯慣導系統被認為是一種極有發展前途的導航系統。 盡管捷聯慣導系統不能避免慣性器件的固有缺點,但由於它具有諸多優點,因此,目前捷聯慣導系統在各類民用的航天飛行器、運載火箭、客/貨機及軍事領域的各類軍用飛機、戰術導彈等武器系統上都已被廣泛採用。隨著航空航天技術的發展及新型慣性器件的關鍵技術的陸續突破進而被大量應用,捷聯慣導系統的可靠性、精度將會更高,成本將更低,同時,隨著機(彈)載計算機容量和處理速度的提高,許多慣性器件的誤差技術也可走向實用,它可進一步提高捷聯慣導系統的精度。此外,隨著以繞飛行體軸旋轉角增量為輸出的新型高精度捷聯式陀螺的出現,用以描述剛體姿態運動的數學方法也有了新的發展,將以經典的歐拉角表示法向四元素表示法發展。 不管慣性器件的精度多高,由於陀螺漂移和加速度計的誤差隨時間逐漸積累(這也是純慣導系統的主要誤差源之一,它對位置誤差增長的影響是時間的三次方函數),慣導系統長時間運行必將導致客觀的積累誤差,因此,目前人們在不斷探索提高自主式慣導系統的精度外,還在尋求引入外部信息,形成組合式導航系統,這是彌補慣導系統不足的一個重要措施。 組合導航系統通常以慣導系統作為主導航系統,而將其他導航定位誤差不隨時間積累的導航系統如無線電導航、天文導航、地形匹配導航、GPS等作為輔助導航系統,應用卡爾曼濾波技術,將輔助信息作為觀測量,對組合系統的狀態變數進行最優估計,以獲得高精度的導航信號。這樣,既保持了純慣導系統的自主性,又防止了導航定位誤差隨時間積累。組合導航系統不僅在民用上而且在軍事上均具有重要意義。 隨著 GPS的普及, SINS /GPS組合導航系統顯示出巨大的發展潛力。該組合導航系統由GPS提供三維位置、三維速度和精確的時間信息,系統的核心是卡爾曼濾波器,它是在線性最小方差下的最優估計。美國海軍在海灣戰爭發射的"斯拉姆"導彈的慣導系統採用了GPS技術,其命中精度達10~15m之內;美國於20世紀80年代研製的已在"三叉戟"核潛艇上部署的射程達11110km的"三叉戟2"D-5戰略導彈,採用了CNS/INS(天文導航系統/慣性導航系統)組合導航系統,其導彈落點圓周概率(CEP)小於185m。 三、捷聯慣導系統的軍事應用 目前,捷聯慣導系統已在軍民領域被廣泛應用,本文僅介紹其在部分飛航式導彈/炸彈上的應用(見表1)。對於飛航式戰術地地導彈,由於其全程均在稠密大氣層內飛行,且射程遠,飛行時間長,容易受到大氣干擾的影響,因此,採用捷聯慣導系統是唯一可選的制導方式;對於中遠程的空空導彈,因導彈的發射距離遠,具有攻擊多目標的能力,捷聯慣導系統也是比較理想的中制導方式;中遠程地空導彈的制導方式一般為初始制導+中制導+末制導,其中中制導一般採用具有捷聯慣導系統的組合導航系統;各類反艦導彈採用捷聯慣導系統也可簡化降低成本,提高性能價格比。
G. 慣性導航技術發展的歷史過程有誰知道嗎求告知!
從廣義上講從起始點將航行載體引導到目的地的過程統稱為導航。 從狹義上講導航 是指給航行載體提供實時的姿態、 速度和位置信息的技術和方法。 早期人們依靠地磁場、 星光、太陽高度等天文、地理方法獲取定位、定向信息,隨著科學技術的發展,無線電 導航、慣性導航和衛星導航等技術相繼問世,在軍事、民用等領域廣泛應用。其中,慣 性導航是使用裝載在運載體上的陀螺儀和加速度計來測定運載體姿態、 速度、 位置等信 息的技術方法。實現慣性導航的軟、硬體設備稱為慣性導航系統,簡稱慣導系統。
捷聯式慣性導航系統(Strap-down Inertial Navigation System,簡寫 SINS)是將 加速度計和陀螺儀直接安裝在載體上, 在計算機中實時計算姿態矩陣, 即計算出載體坐 標系與導航坐標系之間的關系, 從而把載體坐標系的加速度計信息轉換為導航坐標系下 的信息,然後進行導航計算。由於其具有可靠性高、功能強、重量輕、成本低、精度高 以及使用靈活等優點,使得 SINS 已經成為當今慣性導航系統發展的主流。捷聯慣性測 量組件(Inertial Measurement Unit,簡寫 IMU)是慣導系統的核心組件,IMU 的輸出信息的精度在很大程度上決定了系統的精度。
陀螺儀和加速度計是慣性導航系統中不可缺少的核心測量器件。現代高精度的慣性導航系統對所採用的陀螺儀和加速度計提出了很高的要求,因為陀螺儀的漂移誤差和加速度計的零位偏值是影響慣導系統精度的最直接 的和最重要的因素,因此如何改善慣性器件的性能,提高慣性組件的測量精度,特別是 陀螺儀的測量精度,一直是慣性導航領域研究的重點。 陀螺儀的發展經歷了幾個階段。最初的滾珠軸承式陀螺, 其漂移速率為(l-2)°/h, 通過攻克慣性儀表支撐技術而發展起來的氣浮、液浮和磁浮陀螺儀,其精度可以達到 0.001°/h,而靜電支撐陀螺的精度可優於 0.0001°/h。從 60 年代開始,撓性陀螺的 研製工作開始起步,其漂移精度優於 0.05°/h 量級,最好的水平可以達到 0.001°/h。
1960 年激光陀螺首次研製成功,標志著光學陀螺開始主宰陀螺市場。目前激光陀螺的 零偏穩定性最高可達 0.0005°/h,激光陀螺面臨的最大問題是其製造工藝比較復雜, 因而造成成本偏高, 同時其體積和重量也偏大, 這一方面在一定程度上限制了其在某些 領域的發展應用, 另一方面也促使激光陀螺向低成本、 小型化以及三軸整體式方向發展。 而另一種光學陀螺-光纖陀螺不但具有激光陀螺的很多優點, 而且還具有製造工藝簡單、 成本低和重量輕等特點,目前正成為發展最快的一種光學陀螺
我國發展
編輯
我國的慣導技術近年來已經取得了長足進步,液浮陀螺平台慣性導航系統、動力調諧陀螺四軸平台系統已相繼應用於長征系列運載火箭。其他各類小型化捷聯慣導、光纖陀螺慣導、 激光陀螺慣導以及匹配GPS修正的慣導裝置等也已經大量應用於戰術制導武器、飛機、艦艇、運載火箭、宇宙飛船等。如漂移率0.01°~0.02°/h 的新型激光陀螺捷聯系統在新型戰機上試飛,漂移率0.05°/h 以下的光纖陀螺、捷聯慣導在艦艇、潛艇上的應用,以及小型化撓性捷聯慣導在各類導彈制導武器上的應用,都極大的改善了我軍裝備的性能。
H. 導航級別的陀螺儀至少需要達到什麼精度
你用第3點裡面的 量程在60°/s。就OK.
I. 光纖感測技術的光纖感測技術的應用
光纖感測技術在結構工程檢測中的應用 鋼筋混凝土是目前非常廣泛應用的材料,將光纖材料直接埋入混凝土結構內或粘貼在表面,是光纖的主要應用形式,可以檢測熱應力和固化、撓度、彎曲以及應力和應變等。混凝土在凝固時由於水化作用會在內部產生一個溫度梯度,如果其冷卻過程不均勻。熱應力會使結構產生裂縫,採用光纖感測器埋入混凝土可以監測其內部溫度變化,從而控製冷卻速度。 混凝土構件的長期撓度和彎曲是人們感興趣的一個力學問題,為此已研製出能測量結構彎曲和撓度的微彎應變光纖感測器,並用一根光纖連接整個結構不同位置上的感測器進行同時監測,每個感測器的位置可用OTDR來識別。光纖感測器還能探測混凝土結構內部損傷。在正常荷載作用下,由於鋼筋阻止干化收縮或溫度引起的體積變化都會引起裂縫,裂縫的出現和發展可以通過埋入的光纖中光傳播的強度變化而測得。 光纖感測技術在橋梁檢測中的應用 橋梁是一個國家的經濟命脈,橋梁的建造和維護是一個國家基礎設施建設的重要部分。利用光纖感測器測量振動,主要可得到橋梁的振動響應參數如頻率、振幅等,其方法是:將信號光纖粘貼於橋梁內部,它隨著橋梁的振動而產生振動響應, 輸出光的相位作周期性的變化,則光電探測器接收到的光強也作周期性的變化。 成功的案例有:加拿大在1993年將光纖感測器預裝到一座碳纖維預應力混凝土公路橋上,在橋開通後連續監測了8個月,測量了混凝土內部的整體分布應變,並用動態規化理論處理數據,准確而又快速的評估了橋梁的使用狀態及壽命。1996年,美國海軍實驗研究中心研製了新墨西哥州I -10橋健康檢測系統,它由60個FBG感測器組成,可實現動態與靜態應變測量。 光纖感測技術在岩土力學與工程中的應用 岩土工程檢測具有長時效性、環境復雜、具有時空限制、施工環境制約等特點,其檢測工作一直是等待解決的難題。目前已有的常規的測試技術在長期的工程應用中表明,滿足上述測試要求十分困難。而由於光纖感測器體積小、質量輕、不導電、反應快、抗腐蝕等諸多優良特性,使用它成為岩土力學工程的檢測工具成為學者們的研究對象。下面列舉一例成功應用光纖感測器檢測岩土工程的成功案例: 三峽大壩壩前水溫監測 三峽大壩壩體內部靠近上游面埋設有點式溫度計,因埋設點位於壩體內,所測溫度與實際庫水溫度存在一定的差異。為了能更真實地反映庫水溫度的變化規律,長江科學院結合壩前水溫觀測的實際現狀,在左廠14-2壩段布設1條測溫垂線,採取光纖Bargg光柵溫度感測器進行監測,通過實際工程應用,光纖Bargg光柵溫度感測器測量水溫,可以滿足水溫監測的要求,且與水銀溫度計直接測量水溫相比,結果較好。 光纖感測技術在軍事上的應用 光纖感測技術在軍事上同樣應用廣泛。光纖陀螺儀經過30多年的發展,已經廣泛應用與民航機,無人機,導彈的定位和控制中。光纖水聽器可以用於船舶軍艦收集聲音,探測越來越先進的潛艇。且近幾年來,基於光纖感測技術的光纖網路安全警戒系統開始在邊防及重點區域防衛中得到推廣應用。目前,世界上發達國家使用的安全防衛系統就是基於分布式光纖感測網路系統的安全防衛技術。
石油和天然氣:油藏監測井下的P / T感測、地震陣列、能源工業、發電廠、鍋爐及蒸汽渦輪機、電力電纜、渦輪機運輸、煉油廠;
航空航天:噴氣發動機、火箭推進系統、機身;
民用基礎建設:橋梁、大壩、道路、隧道、滑坡;
交通運輸:鐵路監控、運動中的重量、運輸安全;
生物醫學:醫用溫度壓力、顱內壓測量、微創手術、一次性探頭。