每一次不易察觉的形变，都可能蕴藏巨大的结构风险。如何精准捕捉这些细微信号，守护桥梁、隧道乃至国家重大工程的安全？光纤传感器正以其独特优势，悄然成为结构健康监测领域的革命性力量。

一、 核心利器：光纤传感器的独特禀赋 光纤传感器利用光在纤细玻璃纤维中的传播特性作为感知媒介，将待测的物理量（如应变、温度、振动、位移）的变化转化为光信号（如强度、波长、相位、频率或偏振态）的变化进行检测。其在结构健康监测中脱颖而出，关键在于几大核心优势：

• 天生抗扰： 光纤本身由石英玻璃制成，本质安全，耐腐蚀、抗电磁干扰（EMI），尤其适用于强电磁、易燃易爆的恶劣工业环境或长距离电力设施监测。
• 分布式感知： 这是其革命性突破。单根光纤即构成连续感知”神经”，可在数公里甚至几十公里范围内实现连续空间测量，提供结构整体应变/温度场分布图。相比传统点式传感器（如电阻应变片）需大量布点且难以捕捉局部损伤，”分布式光纤传感“系统（常用技术如布里渊光时域分析BOTDA/BOTDR、拉曼光时域反射ROTDR）能以极高性价比实现大范围、高密度监测。
• 高敏精测： 基于光干涉或散射原理，具备超高灵敏度和分辨率。例如，某些干涉型光纤传感器可检测到纳米级位移或微应变（με） 变化，精度远超传统手段（如0.1με的应变测量精度）。
• 长距多参： 低传输损耗特性支持超长距离（数十公里）监测，单根光纤可同时解耦测量多物理量（特别是应变与温度），并实现数据集中传输。
• 轻巧耐用： 光纤纤细柔韧、质量轻，易于嵌入复合材料结构（如风机叶片、机翼）或粘贴于表面，对结构影响微乎其微，且寿命长、稳定性好，符合长期监测需求。

二、 应用实践：重大工程的安全”神经” 凭借上述优势，光纤传感器技术在现代工程结构的全生命周期健康管理中展现出巨大价值：

• 交通生命线守护： 桥梁监测是经典应用。分布式光纤沿桥跨布设，实时感知整体变形模式、荷载分布及潜在局部损伤（如裂缝引起的异常应变集中）。国内多座大型桥梁（如港珠澳大桥主体工程）已部署光纤传感网络，结合振动监测评估其动力特性与损伤。在隧道及边坡工程中，布设在衬砌或岩体内部的光纤，是感知围岩压力、收敛变形及渗流的”听诊器”，提供早期预警。
• 能源基础设施管控： 大坝安全监测至关重要。光纤嵌入坝体或基础，精确测量坝体应变、接缝开合度及内部温度场，评估其长期服役性能与渗流稳定性。在风电领域，光纤传感器嵌入风机叶片复合材料，实时监测制造缺陷、疲劳损伤和极端载荷下的形变，优化运维策略，延长寿命。
• 建筑与历史遗产监护： 适用于大型场馆、超高层建筑的施工期应力监测与长期沉降、倾斜监测。其抗干扰性和长寿命特性也使其在古建筑/历史遗迹的结构稳定性监测中独具优势。
• 航空航天精密感知： 在飞机复合材料机翼/机身、航天器结构中嵌入光纤传感器网络，实现结构完整性实时评估与载荷历程记录，对保障飞行安全至关重要。

三、 前沿推进：向智能化、网络化迈进 技术发展永无止境，光纤传感在结构监测领域仍在快速迭代：

• 更高精度与信噪比： 新型调制解调技术、先进信号处理算法（如机器学习用于降噪与模式识别）不断提升系统性能，解调精度与抗噪能力显著增强。
• 超高空间分辨率： 新型分布式声波传感（DAS） 技术利用瑞利散射，能在公里级距离上实现米级甚至亚米级的空间分辨率，精准定位振动源与微弱声波事件（如结构开裂声），为损伤精确定位提供新手段。
• 智能材料集成与柔性传感： 开发更易植入、兼容性更好的智能光纤，以及与柔性基板集成的可穿戴式光纤传感器，拓展其在新型复合材料和复杂曲面结构中的应用。
• 物联网与大模型融合： 光纤传感网络天然契合物联网架构，结合大数据分析与人工智能（如深度学习、数字孪生） ，实现从”监测-预警”到智能诊断、预测性维护与寿命评估的质变，构建更智慧的”结构健康大脑”。

尽管面临着工程化成本优化、海量数据实时处理、复杂损伤模式识别等挑战，光纤传感器凭借其分布式、高精度、抗干扰和长寿命等颠覆性优势，已成为现代结构健康监测体系中不可或缺的核心技术。展望未来，光纤传感器不仅为结构安全提供坚实保障，更将推动基础设施管养向数字化、智能化、精细化方向纵深发展。