基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿

布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA) 利用了布里渊受激放大特性,在测量精度和空间分辨率等方面有独特的优势。在应用基于BOTDA的分布式光纤传感技术对结构应变进行监测时,存在布里渊频移对应变和温度交叉敏感的问题。为了消除温度对应变监测的影响,基于BOTDA原理提出了一种温度补偿方法。结果表明该方法可通过附着成一体的应变和温度传感光纤的换算得到消除温度影响后的应变,无需得到待测物温度场,布设安装和数据处理均较方便,温度信息同步性和环境适应性较佳,且成本低廉,与现有温度补偿方法相比具有显著优势。通过对比室内水浴试验和某排水泵站现场试验的结果,可知基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿方法是有效的。     

基于分布式光纤测温技术的堤坝渗漏监测

渠道堤坝普遍存在渗透变形及渗漏破坏等工程问题,传统大坝及岸堤安全监测技术测点分散、容易漏测。在介绍分布式光纤测温技术原理的基础上,通过室内试验和现场原型试验,开展了分布式光纤测温技术方法比选、测量精度和稳定性分析、渗漏监测及分析方法、常规监测技术对比分析、工程实践应用等研究,论证了分布式光纤测温技术应用于堤坝渗漏监测的可行性和适用性。布里渊测温系统受温度和应变影响,测值波噪明显,光纤埋设及保护要求较高,拉曼测温系统可测得绝对温度,其测温稳定性及精度均优于布里渊测温系统;加热法和梯度法监测渠道堤坝渗漏在技术上均可行;分布式光纤测温技术具有监测距离长、空间分辨率高、远程线性测量等特点,在渠道堤坝渗漏监测实践应用中具有显著的技术优势。     

分布式光纤监测技术在边坡工程中的应用

光纤分布式应变和温度传感技术可测量长距离的应变和温度分布,在长距离和大范围监测项目上有天然的优势。结合云南曲靖东南过境公路边坡的动态监测项目,确定了基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术的分布式光纤监测技术方案,阐述了工程中光纤植入埋设的施工方法。测试数据表明,分布式监测系统数据稳定,满足大范围高精度的监测要求,适合对边坡进行长时间的动态监测。     

基于DFOS的船闸水工结构监测研究

基于分布式光纤感测(DFOS)在大型工程结构监测方面的技术优势,将其应用于船闸水工结构的安全健康监测中,运用以布里渊光时域分析(BOTDA)和布拉格光纤光栅(FBG)应变感测技术对船闸闸首和闸室结构在施工中的应力、应变过程进行了监测;运用以光时域反射(OTDR)和拉曼散射光纤感测技术为原理的ROTDR系统对船闸闸首底板浇筑过程中混凝土水化热的释放进行了监测,并由此对应变监测结果进行了温度补偿。根据监测结果,综合分析了混凝土水化热释放过程和上部荷载双重作用下船闸闸首结构内部混凝土和钢筋的应力、应变过程,并验证了分布式光纤感测技术在船闸等大型水工结构施工安全监测中的可行性。     

基于波分复用技术的FBG传感器线性阵列测温系统应用研究

不同的光纤光栅可具有不同的中心波长,利用光通信技术中的波分复用技术,可以实现在一根光缆中同时传输多个不同中心波长的光信号,将这些不同波长的光纤光栅传感器级联在一根光缆上,构成传感器线性阵列拓扑结构,则可以实现准分布式的多点测量。将基于波分复用技术的光纤布拉格光栅传感器线性阵列测温系统应用于大体积混凝土施工过程中的温控测量,目前在国内尚不多见。通过在三峡工程升船机塔柱安全监测项目的温控测量,为延拓光纤布拉格光栅测温系统的应用范围积累了一些有益经验,也为光纤布拉格光栅测温系统应用于大型水利工程的混凝土温控测量获取了宝贵资料。     

基于拉曼散射理论的分布式光纤测温系统

本文阐述了基于背向拉曼散射和OTDR技术的分布式光纤测温系统的基本原理、系统组成、温度解调方法和实验数据及其分析。分布式光纤测温系统主要由测温主机、感温光纤和温度解调软件组成。它具有成本低廉、灵敏度高、可靠性好、本质安全、连续分布式测量等特点,实验数据表明该系统测温精度高、定位准确。目前分布式光纤测温系统已经在各行业得到了非常广泛地应用。     

基于区间段测量的分布式铠装光纤应变系数标定

在工程测量时,分布式铠装光纤往往需要输入相应的应变系数进行监测,然而很多厂家并没有提供相关的参数。基于布里渊光时域分析的分布式传感系统原理,研制了一套铠装分布式光纤应变系数测量装置。该装置的创新性在于提出并实现了“区间标定法”,该方法规避了传统的光纤应变系数测量中夹具可能对光纤测试造成的干扰。应用所研发装置对两个厂家的铠装光纤应变系数进行测定试验,结果表明：相较于传统测试方法,区间标定法能够获得更为准确的测量结果。     

分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用

传统大坝坝体温度测量一般使用电类温度传感器,存在信息量少,难掌握坝体内部温度场的变化等问题。为此,研究和论证适合测温的分布式光纤传感技术,并根据碾压混凝土坝温控监测的常用方法,结合先进的分布式光纤传感技术在乐昌峡水利枢纽工程的应用,通过与常规温度监测系统热电偶的对比,着重讨论了分布式光纤测温系统在碾压混凝土大坝温度测量中的可行性和先进性,同时展望分布式光纤温度监测技术在安全监测其他领域的应用前景。     

分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用

传统大坝坝体温度测量一般使用电类温度传感器,存在信息量少,难掌握坝体内部温度场的变化等问题.为此,研究和论证适合测温的分布式光纤传感技术,并根据碾压混凝土坝温控监测的常用方法,结合先进的分布式光纤传感技术在乐昌峡水利枢纽工程的应用,通过与常规温度监测系统热电偶的对比,着重讨论了分布式光纤测温系统在碾压混凝土大坝温度测量中的可行性和先进性,同时展望分布式光纤温度监测技术在安全监测其他领域的应用前景.     

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统应用研究

传统的水库水温监测将大坝上游坝面混凝土内部的点式温度测值近似为库水温度,存在一定的误差,且测点数量有限。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度、低成本以及可实现空间上连续分布测量等优点。从光时域反射、拉曼散射及散射光解调原理等方面研究了基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的测温原理,并将该系统应用于长江三峡水利枢纽坝前库水温度监测中,对分布式光纤的布置、安装及观测等展开了研究。库水温度监测成果显示,三峡水库坝前库水温度沿水深方向的分布没有明显的分层现象,库水温度随气温变化而变化,最高库水平均温度约27℃,发生在8月,最低库水平均温度约10℃,发生在2月。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统在三峡水利枢纽中的成功应用,表明该技术可以较好地应用于高坝大库的库水温度监测,具有一定的推广应用价值。     

光导纤维测温计及其在混凝土坝温度测量中的应用

利用光导纤维测定温度的分布 ,是一项崭新的应用技术。该技术利用光纤作为温度传感器 ,通过测量发射光和接收定点反射光的时间差及光在光纤中的传播速度 ,可精确地确定发生反射的位置 (定位 ) ;利用反射光中拉曼 (Raman)反射光的温度依存性质 ,可以计算出发生反射的点的温度值 ,与传统温度计的不同之处是光纤温度计可以连续测量光纤的温度分布。本文在介绍光导纤维温度计的基本原理之后 ,对日本某混凝土坝的实测温度场进行分析并与传统温度计的测量结果进行对比。结果表明 ,光纤温度精度高、密度大 ,而且通过高精度测量 ,还可以推测坝体的渗漏位置 ,在混凝土坝温度场测量及监控方面将有很好的应用前景     

光导纤维测温计及其在混凝土坝温度测量中的应用

利用光导纤维测定温度和温度分布，是一项崭新的应用技术。该技术利用光纤作为温度传感器，埋设于混凝土坝内，可以连续测量混凝土的温度分布。介绍光导纤维温度计的基本原理，并对日本某混凝土坝的实测温度场进行分析，与传统温度计的测量结果进行对比。结果表明，光纤温度精度高、密度大，而且通过高精度测量，还可以推测坝体的浸漏位置，在混凝土坝温度场测量及监控方面将有很好的应用前景。     

分布式光纤测温系统在小湾拱坝温度监测中的运用

小湾水电工程拱坝内铺设了10 km的分布式测温光纤,为目前国内之最.本文总结了测温光纤在常态混凝土下施工埋设,特别是在当前国内没有相关技术规范的情况下,对测温光纤的率定和施工中存在的问题进行了总结.小湾大坝绘制出温度场分布图,为大坝温控工作提供了较为精准的数据依据,为今后测温光纤的推广和使用提供宝贵的经验.     

分布式光纤测温系统在混凝土温度监测的应用

景洪电站大坝内铺设了接近6 km的分布式测温光纤,规模属国内之最。文章介绍了本工程不同混凝土层面测温光缆的铺设方式,并对如何控制光缆的拐弯半径、空间定位等埋设经验进行了总结。特别是在目前国内没有相应规范参考的前提下,首创地提出了对特殊结构形式测温光缆的温度率定和伸长率检验方法。对分布式光纤测温系统实测大坝混凝土温度的真实性、温度变化规律、不同层间温度分布及温度“峰值”等进行了分析和研究。实测成果表明分布式光纤测温系统能快捷、准确的监测大坝混凝土结构内部温度场的变化,为有效评价大坝安全和稳定提供可靠的科学依据。     

夹泥灌注桩的光纤传感检测模型试验

为了进一步提高灌注桩基检测水平,介绍基于分布式光纤传感技术的监测原理并设计相关的试验模型,制作含泥量分别为0, 33.3%, 50%, 66.7%, 100%的5种夹泥桩,对不同夹泥桩的光纤温升进行测量,分析不同夹泥桩中光纤温升规律,研究加热功率大小对光纤温升的影响及含泥量对光纤温升的影响。分析结果表明温升与加热功率具有良好的线性关系;光纤温升随含泥量增加而增加,呈现先缓后快的增加规律;光纤温升与其所处桩身介质的结构和导热系数密切相关;该模型试验验证了分布式光纤传感技术用于夹泥灌注桩完整性检测的可行性,也可为基于该技术桩基检测的理论完善提供参考。     

温度分布式及裂缝监测的光纤传感技术在三峡工程中的应用

三峡工程采用了光纤分布式测温系统。通过对其左岸电厂14号坝段浇筑过程中混凝土水化热的释放过程的监测研究表明，优选的光纤分布式温度测量系统安装方便，可快捷、准确地检测到坝体混凝土结构内部温度场的变化，有利于大坝的健康诊断和安全运行。在三峡工程泄洪16号坝段上游面垂直裂缝处布置和安装光纤测缝计的成活率为100％，监测表明，裂缝一直趋于闭合(受压)，速率缓慢、平稳，逐渐趋于稳定。光纤测缝计同白光光纤信号调节器相连接，形成了绝对测量的光纤测缝系统，连接、检测均比较方便。     

碳纤维复合材料封装光纤Bragg光栅

利用碳纤维复合材料(CFRP)对光纤Bragg光栅进行封装保护。在外加应力的作用下,碳纤维复合材料发生形变,从而带动粘贴于碳纤维复合材料上的光纤Bragg光栅产生与应变相关的Bragg波长移位,与信号处理装置连接显示光纤Bragg光栅波长值。本设计将碳纤维复合材料所受应变转换为对光纤Bragg光栅峰值波长的调制。在用CFRP对结构体加固的同时,还能通过预先埋入CFRP的光纤Bragg光栅对其进行长期监测,构成了一种集加固与监测于一体的智能结构,能对结构体进行长期的实时健康监测。