2008-2012年中国光纤传感器行业市场深度调研及中期发展预测报告（节选)

君略研究报告网　　2012-04-13　　浏览:

　　所谓光纤自身的传感器，就是光纤自身直接接收外界的被测量。外接的被测量物理量能够引起测量臂的长度、折射率、直径的变化，从而使得光纤内传输的光在振幅、相位、频率、偏振等方面发生变化。测量臂传输的光与参考臂的参考光互相干涉（比较），使输出的光的相位(或振幅)发生变化，根据这个变化就可检测出被测量的变化。光纤中传输的相位受外界影响的灵敏度很高，利用干涉技术能够检测出10的负4次方弧度的微小相位变化所对应的物理量。利用光纤的绕性和低损耗，能够将很长的光纤盘成直径很小的光纤圈，以增加利用长度，获得更高的灵敏度。

第二章光纤传感器行业产品市场分析

　　第一节2005—2008年光纤传感器行业产品总产量及细分产品产量统计

　　一、2005—2008年光纤传感器行业产品总产量统计

　　近几年，我国光纤传感器行业发展迅速，国内的产能配置逐年提升。据统计，2005年我国光纤传感器的产量达到10118台套。

　　图表2005-2008年我国光纤传感器行业产品总产量资料来源：中国光学光电子行业协会

 

　　二、2005—2008年光纤传感器行业细分产品产量统计

　　图表2005-2008年我国光纤传感器行业细分产品产量

 

　　从以上我们可以看出物性型光纤传感器产量从2005年的5482台套，增长到2008年的7923台套，而结构型光纤传感器产量从2005年的4636台套增长到2008年的6249台套，这主要是受下游行业增长有一定的联系。

　　第二节2005—2008年光纤传感器行业产品及细分产品市场容量统计

　　一、2005—2008年光纤传感器行业产品市场容量统计

　　图表2005-2008年我国光纤传感器行业产品市场容量

 

　　由上图可以看我国光纤传感器的市场容量情况，从2005年的14569台套已经发展到了2008年的20129台套，年增长率从2005年的8.99%上涨到2007年的16.05%，2008年又下降到7.11%，我国光纤传感器市场需求的扩大是近几年的必然趋势。

　　二、2005—2008年光纤传感器行业细分产品市场容量统计

　　图表2005-2008年光纤传感器行业细分产品市场容量

 

　　从以上我们可以看出物性型光纤传感器市场容量从2005年的7372台套，增长到2008年的10782台套，而结构型光纤传感器市场容量从2005年的7197台套增长到2008年的9347台套。

　　第三节2005—2008年我国光纤传感器行业产品结构变化

　　图表2005—2008年我国光纤传感器行业产品结构变化

 

　　第四节2009—2012年光纤传感器行业产品总产量及细分产品产量预测

　　未来几年，随着我国经济从全球经济危机中走出来，石油、电力等产量逐步增长，对光纤传感器的需求不断增加，我们预计2009年光纤传感器的产量达到14987台套，到2010年产量将达到14987台套，预计2012年产量将达到24569台套，同比增长23.63%，如下图所示。

　　图表2009-2012年我国光纤传感器行业产量预测

 

　　图表2008-2012年光纤传感器行业细分产品产量

 

　　第五节2009—2012年光纤传感器行业产品总产量及细分产品市场容量预测

　　预计未来几年，我国光纤传感器市场发展将在经济危机过后得到较快发展，国内的产出和需求量均有较大上涨，行业的市场容量情况在未来几年仍将处于较高水平，我们预计2009年光纤传感器市场的保守市场容量就达到20392台套。

　　图表2008-2012年我国光纤传感器行业产品市场容量

 

　　图表2009-2012年我国光纤传感器细分产品市场容量

 

第三章光纤传感器行业技术发展分析

　　第一节光纤传感器行业当前主流技术分析

　　1、分布式光纤温度传感器

　　分布式光纤测量系统是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度和应力分布的传感系统。光纤既是传输媒质也是传感媒质，利用光纤后向拉曼散射的温度效应可以对光纤所在的温度进行实时测量；利用光时域反射技术可以对测量点进行精确定位。分布式的结构使得该系统能够实现实时、快速和多点进行测量。由于系统体积小，且无需配备温度传感器和电缆设备，因而测量过程不会影响原始温度场的分布。光纤的柔韧性好，更适合在复杂的环境中进行测量。该系统可以在很短的时间内完成长距离的温度场分布测量，具有防燃、防爆、抗腐蚀和抗电磁干扰的特点，因而光纤测量系统具有良好的应用前景。后向拉曼散射分布式温度传感器是目前广泛应用的光纤传感器之一。

　　2、光纤光栅传感器

　　光纤光栅是利用光纤中的光敏性(也称为光致折射率变化效应)制成的。光纤光栅的写入方法有很多种，主要有纵向驻波写入法、逐点写入法、横向干涉法和相位掩模法，近年来后两种使用较多。光纤光栅传感器，尤其是光纤Bragg光栅传感器，已成为近几年国内外在光纤传感器领域的研究热点。光纤光栅实质上是一种波长选择反射器，其反射信号的波长会受到施于其上的温度和应变的影响而发生变化。这种反射波长的变化称之为波长位移。利用光纤光栅的温度和应变两种效应，即采用光纤光栅作敏感元件，可以检测许多物理量。

　　图表光纤光栅传感器的应用框图

 

　　光纤光栅在传感技术中的应用范围十分广泛，尤其在利用光纤应变敏感性间接测量物理量方面有很大的发展潜力。光纤光栅传感器自发明之日起就经过了原理性研究和试验论证的百家争鸣阶段。目前成熟的光纤光栅制作工艺可实现小批量生产，研究的焦点也转向解决高精度应用、完善解调和复用技术以及降低成本等几个方面。

　　3、光纤叶片振动传感器

　　发动机叶间径向间隙对发动机的性能有很大的影响。叶间间隙过大会导致发动机效率下降，甚至会引起发动机喘振；叶间间隙过小会因叶片与机匣间的摩擦导致发动机损坏。光纤叶片振动传感器广泛应用于航空发动机研制过程中，国外已有光纤振动传感器作为检测设备应用于发动机上的先例。它能够实时、准确地测量航空发动机叶片的实际振动频率和振幅，为设计人员进行叶片动力学性能设计，为飞机、舰船涡轮机旋转叶片振动所引起的故障安全监测与故障诊断提供重要的信息。

　　典型的光纤叶片振动传感器利用光强度调制的原理对航空发动机的叶片进行应变、频率和振幅等参数的在线检测。中电科技集团公司第八研究所研制开发出应用于在线检测发动机叶片参数的光纤传感器。该传感器适合在复杂的环境中进行涡轮发动机叶片参数的测量，具有防燃、防爆、抗腐蚀和抗电磁干扰的特点。该传感器具有良好的耐高温特性，可以在恶劣的环境中工作，完成振动参数的测量。它不仅能够实时、动态地测量发动机的振动参数，而且能够根据测量参数对发动机进行实时控制，保证发动机的安全。

　　第二节国内外光纤传感器行业技术对比

　　国外的光纤传感器产品技术先进，具有很多特点，如精度高、测量范围宽，可靠性高、稳定性好，品种多、更新换代快，小型化、系列化和标准化，产品的集成化、多功能化和智能化程度高等。光纤陀螺、光纤水听器和智能结构中的光纤传感器是光纤传感研发水平的代表产品，我国这几类光纤传感器的研发技术水平同国外发达国家相比要落后1O～15年。其中，目前只有中、低等精度的光纤陀螺开始小批量生产，光纤水听器尚在研制中，分布式光

　　纤温度传感器也处于国外9O年代中期的水平。

　　第三节光纤传感器行业国内技术研发现状

　　图表相关科研机构设立情况

 

日期	科研院所	成果
2009年2月	中科院西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室、江苏昆山敏通光纤传感技术研发中心有限公司	双方共同组建的光纤传感应用技术联合实验室。实验室将重点围绕纤维集成光学与光纤传感技术，为交通、消防、建筑等产业的重大科技项目配套工程研究开发用于智能结构的光纤传感器、光纤智能测量仪器仪表等产品。同时，联合实验室还将着力在该研究领域培养一批高素质的中青年学科（学术）带头人和优秀学术团队，为推进我国光纤传感技术的发展提供技术支撑和人才储备。 昆山敏通公司是广州市敏通光电科技有限公司在昆山新设立的企业，主要开展传感器的应用技术研究。
2009年1月	武汉理工大学	“光纤传感技术国家工程实验室”落户该校。该实验室建设期为两年，项目新增总投资4080万元，其中国家安排投资1200万元。该实验室的主要任务是，围绕大型桥梁与土木工程、电力工程和石化工业等国家重大建设项目对安全监测和信息采集的需求，开展光纤传感关键技术的研发，构建基于光纤传感的新一代安全监测技术体系，研究和制定光纤传感技术与产品标准。未来两年，应研制出响应时间在40秒以内的“光纤氧敏感材料”、响应时间在20秒以内且具有酶催化功能的光学复合敏感材料，开发出超大应变光纤传感器和高温极端环境特种光纤传感器。 该实验室主要负责人是中国工程院院士姜德生。通过实验室建设，将推动武汉理工大学成为国内光纤行业的研发龙头

　　2009年2月中科院西安光机所瞬态光学与光子技术国家重点实验室、江苏昆山敏通光纤传感技术研发中心有限公司双方共同组建的光纤传感应用技术联合实验室。实验室将重点围绕纤维集成光学与光纤传感技术，为交通、消防、建筑等产业的重大科技项目配套工程研究开发用于智能结构的光纤传感器、光纤智能测量仪器仪表等产品。同时，联合实验室还将着力在该研究领域培养一批高素质的中青年学科（学术）带头人和优秀学术团队，为推进我国光纤传感技术的发展提供技术支撑和人才储备。

　　昆山敏通公司是广州市敏通光电科技有限公司在昆山新设立的企业，主要开展传感器的应用技术研究。

　　2009年1月武汉理工大学“光纤传感技术国家工程实验室”落户该校。该实验室建设期为两年，项目新增总投资4080万元，其中国家安排投资1200万元。该实验室的主要任务是，围绕大型桥梁与土木工程、电力工程和石化工业等国家重大建设项目对安全监测和信息采集的需求，开展光纤传感关键技术的研发，构建基于光纤传感的新一代安全监测技术体系，研究和制定光纤传感技术与产品标准。未来两年，应研制出响应时间在40秒以内的“光纤氧敏感材料”、响应时间在20秒以内且具有酶催化功能的光学复合敏感材料，开发出超大应变光纤传感器和高温极端环境特种光纤传感器。

　　该实验室主要负责人是中国工程院院士姜德生。通过实验室建设，将推动武汉理工大学成为国内光纤行业的研发龙头

　　第四节国内外光纤传感器行业前沿技术动态

　　光纤传感器的应用开发根据当前的应用热点领域和技术类型可大致分为光纤智能材料（SMARTMATERIAL）、光纤陀螺与惯导系统、以及常规工业工程传感器。

　　1、智能材料

　　智能材料的提出和研究已有相当长的一段时间，为业内人士所熟悉。智能材料是指将敏感元件嵌入被测构件机体和材料中，从而在构件或材料常规工作的同时实现对其安全运转、故障等的实时监控。其中，光纤和电导线与多种材料的有效结合是关键问题之一，尤其是实现与纺织材料的自动化编织。美国南卡罗来那州立大学、佛吉尼亚理工大学和费城纺织学院都在此方面进行了大量工作。笔者曾参与由美国军方资助的预研项目智能型士兵（SMARTSOLDIER）和智能型降落伞（SMARTPARACHUTE）的研究。下图展示了一件嵌入光纤和电导线的背心。其中光纤和电导线的嵌入均已实现了自动化，为智能型服装的商业化解决了又一难题。

　　图表嵌入光纤和电导线的背心

 

　　智能材料作为桥梁、大坝等混凝土大型建筑的监测系统已在国外多处工程中通过安装测试并付诸应用。此外，智能材料在航空航天领域的应用也日趋广泛，尤其是采用光纤光栅和光纤分布式应力、温度测量系统进行恶劣环境条件－高温、变形的多参量监测取得了明显的效果。下图勾勒出分布式传感器在航天领域多参量监测中的应用方案。

　　图表智能材料在航空航天领域的应用

 

　　2、光纤陀螺及惯性导航系统

　　光纤陀螺（I-FOG）及惯导系统历经25年的发展，目前已进入实用阶段。

　　从1976年Vali和Shorthill首次提出并实验验证I-FOG原理之后的五年间，世界范围内的主要工作集中于基本结构的研究、结构小型化、开环和闭环结构的讨论等。

　　从1980到1990年的十年中，对系统误差因子和光纤器件的研究取得了显著的进展，新型的SLD光源、保偏光纤及耦合器的采用，以及特殊的绕制技术为陀螺的实用化铺平了道路。上世纪90年代，中级的I-FOG由于采用了消偏结构、3轴I-FOG、EDFA光源等新型光纤器件和技术，实现了成本降低、体积减小和性能提高目的，并率先在航天及军事领域获得应用。例如，美国Honeywell公司为美国军方制造的用于直升机的三轴惯导系统直径仅为86mm。国际上有些高性能光纤陀螺的漂移指标已达到0.001°/hr，许多产品已经投入民用飞机和汽车工业。未来光纤陀螺在工业领域应用还有更广阔的天地。

　　图表日本MitsubishiPrecision公司和空间及宇航所为日本M-V火箭系统设计制造的惯导系统。

　　3、工业工程类传感器

　　传统的工业工程类传感器包括应用光纤的电光和磁光效应进行测量的电力工业用大电压、电流传感器。

　　图表加拿大BC水电站所安装NXVCT的照片

 

　　利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器已被广泛应用于应力监测中。

　　下图为法国Alstom公司的铁路部TransportS.A.领导研制的一种安装了FBG的智能型新型复合材料的转向架。

　　图表装有FBG的智能型新型复合材料的转向架

 

　　在许多特殊场合－核工业、化工和石油钻探中都应用了监测传感系统。

　　图表安装嵌入式FBG温度传感器阵列的发电机定子

 

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