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傳感器
我國光纖傳感器應(yīng)用的春天還有多遠(yuǎn)?
星之球科技 來源:光電匯OESHOW2017-09-07 我要評(píng)論(0 )
報(bào)告稱,2016年全球光纖傳感器(包括點(diǎn)分式和分布式)消費(fèi)值達(dá)到33.8億美元,而2026年這一數(shù)值將達(dá)到59.8億美元。 那么中國市場如何呢?
報(bào)告稱,2016年全球光纖傳感器(包括點(diǎn)分式和分布式)消費(fèi)值達(dá)到33.8億美元,而2026年這一數(shù)值將達(dá)到59.8億美元。
那么中國市場如何呢?
國內(nèi)技術(shù)正在加速靠攏國際水平
資料顯示,從我國整體的傳感器領(lǐng)域來看,傳感器新品研制率相比于美日等國,落后近10年,產(chǎn)業(yè)化水平落后10-15年。中國約有60%的傳感器件依賴進(jìn)口,而核心芯片依賴進(jìn)口高至80%左右,物聯(lián)網(wǎng)中使用的MEMS傳感器,幾乎全部依賴進(jìn)口。
但是單就光纖傳感技術(shù)而言,我國科研人員在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究成果已經(jīng)很接近世界先進(jìn)水平,并且差距在不斷縮小中,國產(chǎn)化進(jìn)程加速。
從近兩年的一些大型光纖傳感會(huì)議來看,例如APOS2016亞太光學(xué)傳感會(huì)議、第六屆中國(北京)國際光纖傳感技術(shù)及應(yīng)用大會(huì)等,之前在報(bào)告中提到的解調(diào)等設(shè)備還在依賴進(jìn)口,如今而言,包括南京大學(xué)、深圳中科傳感、無錫聯(lián)河、珠海光辰在內(nèi)的高校和企業(yè)卻都已擁有了全套的光纖傳感解調(diào)方案。
在光纖傳感系統(tǒng)的核心部件上,包括廈門彼格的窄帶光源,世維通的鈮酸鋰波導(dǎo),長飛和長盈通的保偏光纖 、先品光子的耐高溫耐輻射特種光纖及相關(guān)的器件方面也都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。
以往光纖傳感系統(tǒng)里比較前沿的技術(shù),例如光頻域反射技術(shù)(江蘇昂德)、布里淵光時(shí)域反射技術(shù)(南京大學(xué)、上海交大、中電41所和重慶大學(xué)等),國內(nèi)也已經(jīng)有許多機(jī)構(gòu)可以研發(fā)。
市場利好消息不斷 新生代輩出
光纖傳感技術(shù)從發(fā)展之初就因其廣闊的市場應(yīng)用前景而備受矚目,但由于種種原因,應(yīng)用市場一直沒有得見大規(guī)模的開展。
雖然前景被看好,但是國內(nèi)不少實(shí)體公司,卻有銷售額不升反降的情況出現(xiàn),今年這種情況似乎有所轉(zhuǎn)好,市場開始回暖起來。
資本市場也來湊了熱鬧:2016年知覺科技獲得了天使輪融資、理工光科上了創(chuàng)業(yè)板、稍微邊緣一些的鐳神智能也獲得近億元A輪融資。
光纖傳感市場的前景也吸引了眾多新生代的加入,例如蘇州至禪、廈門彼格、深圳中科傳感、江蘇昂德、山東圣海光科、南京發(fā)艾博光電等。
應(yīng)用潛力巨大 小小器件大有作為
光纖傳感備受關(guān)注,是因?yàn)樗茉谟蜌?、煤炭、鐵路、城市建筑、電力、醫(yī)療、安防等涉及億萬民眾的基礎(chǔ)建設(shè)中以及軍用領(lǐng)域大有作為。
以下舉例幾個(gè)應(yīng)用市場,具體說明。
1.油氣應(yīng)用
光纖傳感器可以克服惡劣的井下環(huán)境取代傳統(tǒng)的電子傳感器,實(shí)現(xiàn)油井的持氣率、含水率、壓力、溫度、多相流和聲波的測量。目前在石油測井系統(tǒng)中主要應(yīng)用的是非本征光纖F-P腔傳感器。
國內(nèi)陸上油田以新疆克拉瑪依和遼河油田為代表,已經(jīng)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)。在國內(nèi),包括山東激光所在內(nèi),很多機(jī)構(gòu)都在和石油公司開展光纖傳感方面的合作研究??傮w上看,目前國內(nèi)這一領(lǐng)域的產(chǎn)品處于中試階段。
2.城市建筑應(yīng)用
在建筑工程中,可以利用光纖傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測橋梁、大壩、重要建筑物等的溫度、應(yīng)力、壓力、振動(dòng)、傾角等物理量,以評(píng)估其短期及長期的結(jié)構(gòu)安全性能。例如干涉陀螺儀和光柵壓力傳感器可預(yù)埋在混凝土等材料中,用于測試應(yīng)力松弛、施工應(yīng)力和動(dòng)荷載應(yīng)力。
在大型工程中,因?yàn)樾枰獙?shí)時(shí)監(jiān)測,并且范圍較廣,所以主要使用的是連續(xù)性分布式光纖傳感器。
此外,城市管廊的信息化系統(tǒng)中,至少一半需要用到光纖,其系統(tǒng)動(dòng)輒一公里幾千萬的造價(jià),光纖系統(tǒng)即便在里面只占一小部分,也有很大的市場。目前城市管廊的監(jiān)控整體方案中光纖傳感占比并不高,代表城市有青島、珠海等。
3.電力系統(tǒng)
在電力系統(tǒng)中,需要測定溫度、電流等參數(shù),由于電類傳感器易受強(qiáng)電磁場的干擾,無法在這些場合中使用,只能用光纖傳感器。還有一個(gè)重要的應(yīng)用是利用OPGW、OPPS等電力復(fù)合纜分布式監(jiān)測電纜線的溫度、覆冰、舞動(dòng)、偷盜、桿塔倒塌等事故。
國內(nèi)長飛和上海康闊等企業(yè),在光纖電流互感器領(lǐng)域已經(jīng)通過了多次測試,距離實(shí)際應(yīng)用尚有一段時(shí)間。但是長飛光纖特種產(chǎn)品事業(yè)部童維軍博士預(yù)測這一領(lǐng)域在未來5-8年內(nèi)會(huì)形成相當(dāng)規(guī)模的市場。
4.軍用領(lǐng)域
光纖傳感在軍用領(lǐng)域同樣存在龐大的市場需求。軍事應(yīng)用的光纖傳感器可用于水聲探潛(光纖水聽器)、光纖鍘導(dǎo)、姿態(tài)控制(光纖陀螺)、航天航空器的結(jié)構(gòu)損傷探測(智能蒙皮)以及戰(zhàn)場環(huán)境的探測等方面。
在航空航天領(lǐng)域中,戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈用光纖陀螺精確制導(dǎo)。光纖陀螺還可應(yīng)用于雷達(dá)無人控制直升機(jī)的姿態(tài)控制。
由光纖水聽器構(gòu)成的海防傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是目前正在開發(fā)的新型防衛(wèi)系統(tǒng),該系統(tǒng)已開始用于海上邊防和重要軍事地區(qū)的海防警戒。
近幾年發(fā)展起來的基于光纖傳感技術(shù)的光纖網(wǎng)絡(luò)安全警戒系統(tǒng),也開始在邊防及重點(diǎn)區(qū)域防衛(wèi)中得到推廣應(yīng)用。
目前,世界上發(fā)達(dá)國家使用的安全防衛(wèi)系統(tǒng)就是基于分布式光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全防衛(wèi)技術(shù)。
我國市場上有包括西安耐威、北京菲斯羅克等四五十家公司涉足光纖陀螺領(lǐng)域,包括航天電子等多家上市公司切入。一年的總需求有數(shù)萬個(gè),市場總額數(shù)十億人民幣。
我國在光纖陀螺和水聽系統(tǒng)開發(fā)上投入重金,勢必打造光纖傳感系統(tǒng)另一個(gè)龐大市場。
應(yīng)用起不來 問題何在
光纖傳感應(yīng)用潛力巨大,技術(shù)也在靠攏國際水平,國內(nèi)企業(yè)信心十足,似乎一切準(zhǔn)備就緒,為何總覺得差一口氣?
南京大學(xué)張旭蘋教授說,原因是多方面的,有內(nèi)在的,也有外在的。
內(nèi)在就是光纖傳感本身過于敏感,這既是其優(yōu)點(diǎn),在某些場合下也是其缺點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)室里各項(xiàng)數(shù)據(jù)都完美的光纖傳感系統(tǒng),在現(xiàn)場應(yīng)用中卻經(jīng)常發(fā)生問題。周圍應(yīng)用環(huán)境稍微的改變,都有可能對(duì)傳感系統(tǒng)造成影響。
而外在,就是用戶對(duì)光纖傳感系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)不夠、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的缺失,以及大量實(shí)際應(yīng)用中的工藝、工程問題尚未解決。
應(yīng)用就類似光纖的“最后一公里”,只要解決了,即刻可以大面積鋪開。國內(nèi)諸多專家表示,光纖傳感廠商對(duì)應(yīng)用端的了解不足限制了光纖傳感的應(yīng)用拓展,只有在應(yīng)用領(lǐng)域獲得突破才能讓光纖傳感獲得更多應(yīng)用。
國內(nèi)光纖傳感界奠基人之一廖延彪教授說:“經(jīng)過這十幾年的發(fā)展,我國在光纖傳感方面已經(jīng)取得了很大的成績,能發(fā)展起來的特色就在于中國現(xiàn)在欣欣向榮的廣大市場,所以我國發(fā)展光纖傳感最關(guān)鍵的是要有應(yīng)用,沒有應(yīng)用就沒有生命力。”
也有人認(rèn)為,是因?yàn)榭蒲蟹胶蛻?yīng)用方不在一個(gè)頻道上。很多項(xiàng)目都是以科研發(fā)文章為目的,一套系統(tǒng)安裝不久就拆掉了,不能解決實(shí)際問題。
然而不管怎樣,就目前總體而言,實(shí)驗(yàn)室技術(shù)已經(jīng)成熟,但應(yīng)用尚不成熟。
整理完這篇文章,小編發(fā)現(xiàn),技術(shù)很好,潛力很大,只要解決了應(yīng)用的問題,我國的信息化能力將會(huì)得到整體地快速提升。
以往,用戶對(duì)于應(yīng)用方面的問題總是等著光纖傳感系統(tǒng)開發(fā)商自己解決??墒乾F(xiàn)在,越來越多越迫切的應(yīng)用迫使用戶主動(dòng)參與到光纖傳感系統(tǒng)的開發(fā)中來。
國家也已認(rèn)識(shí)到光纖傳感在航空、國防、大型基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域的重大潛力,立項(xiàng)、重金發(fā)展……一切都在向好的方向發(fā)展。
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