基于光纤传感技术在边坡监测中的应用研究

FBG和BOTDR是两种最具代表性的分布式光纤传感技术,国内外工程界都已开展了将这两种技术用于边坡滑坡监测的尝试。FBG通过测量其反射光波长的变化获得应变和温度信息,BOTDR通过检测后向布里渊散射的频移实现分布式应变、温度信息的获取。分别介绍了FBG和BOTDR传感技术,并给出了针对国内某边坡滑坡监测的分别基于FBG和BOTDR的技术方案。     

长距离布里渊光时域反射光纤传感技术进展

大型桥梁坍塌、建筑物倾斜、冰灾造成输电杆塔倒塌大范围停电等自然灾害新闻屡见不鲜,对类似这些设施的监测研究成为热点。布里渊光时域反射(BOTDR)光纤传感具有分布式温度/应变同时传感、单端注入与测量等优点而被人们广泛采用。本文针对长距离光纤传感应用场景,分析了BOTDR传感机理;综述了近20年以来10 km及以上长距离BOTDR光纤传感系统的发展和关键技术;总结了基于数据处理、脉冲编码、多波长探测、高消光比调制、拉曼、窄线宽光源、单光子探测技术改善BOTDR性能指标的基本原理及具体指标值。展望了进一步提高系统信噪比、空间分辨率、传感距离、缩短整个系统的测量时间,优化多个性能参数;进一步增加除温度/应变传感参量,提升系统功能;进一步解决温度/应变交叉敏感问题都将成为长距离BOTDR系统今后的发展方向。     

相位敏感OTDR和布里渊OTDR结合的双参量分布式光纤传感的研究

在分布式光纤传感及应用中,单一传感系统一般只能实现一种参量的监测,如相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)只能监测光纤沿线的振动信息,布里渊光时域反射计(BOTDR)仅能监测应变/温度信息.对于多参量监测的应用场合,必须通过配合多种技术和系统来实现多参量监测和分析,增加监测成本和复杂性.设计并搭建了一种集成Φ-OTDR和...     

光纤陀螺用光纤环的应力分布实验研究

阐述了光纤陀螺中光纤环的的作用和绕制技术，介绍了布里渊光时域反射计(BOTDR)的工作原理和性能。利用一种BOTDR首次对不同情况下保偏光纤环的应力分布进行了测试和分析，揭示了光纤环中出现的工艺缺陷并进行了定位和分析。结果表明，利用BOTDR对光纤和光纤环进行应力分布测试，可有效的发现和控制这些缺陷的影响。     

光纤Bragg光栅传感器在矿井巷道锚杆应变监测中的应用

针对目前矿井巷道普遍采用的机电类传感器存在的检测灵敏度低、抗干扰能力差、使用寿命短等不足,提出将光纤Bragg光栅(FBG)传感器应用于煤矿巷道支护锚杆的应变监测中。光纤Bragg光栅的谐振波长与光栅的周期以及纤芯的有效折射率有关,当这些参数由于外界应力的变化而发生改变时,其谐振波长会相应发生变化,因此通过检测谐振波长的变化量,即可实现对应变的传感监测。模拟实验表明,光纤Bragg光栅传感器监测结果准确,为矿井巷道支护锚杆的应变监测提供了一种行之有效的方法。     

光纤传感技术在滑坡监测中的应用

基于对滑坡地质灾害监测重要性的基础上,从光纤传感技术在监测领域的力学理论、监测原理、光纤的选择及应当注意的问题等方面重点探讨了新发展起来的Bragg光纤光栅(FBG)监测方法和布里渊光时域反射(BOTDR)技术监测方法,两种方法优点突出,具有广泛的发展前景.最后做了展望,指出光纤监测是未来地下工程监测领域的发展趋势.     

FBG传感器在巷道掘进中的应用研究

采用光纤Bragg光栅（FBG）传感器监测了巷道模型的掘进过程。利用FLA^3D软件对巷道模型进行了掘进过程的应力分析,根据应力分布情况在巷道模型中布设了15个三维应变FBG传感器和3个温度FBG传感器,通过四通道SM125解调仪对传感信号进行系统解调以及数据存储。该传感系统测量精度高,检测的应力变化与FLAC^3D软件模拟结果吻合性好,表明FBG传感器在土木工程的监测中有较好的应用前景。     

面向井下环境参量的光纤传感物联网系统

为了能够大范围准确获取井下环境参量并有效抑制噪声, 研究了基于新型光纤光栅(FBG)封装的光纤传感物联网系统。设计了一种可同时测试应变与温度的传感模块, 试制了新型FBG封装结构, 搭建了符合巷道结构的光纤应力监测分布网络。采用基于互相关差分计算的方法实现了对振动噪声的消除, 并对井下巷道的应力和温度进行了连续监测。结果表明, 拱段45°与60°的FBG可以准确记录应力、温度变化数据。该系统在大范围井下环境参量监测中具有更高的稳定性、更好的适应性。     

光纤传感技术在山体滑坡的应用

因边坡不稳定造成的山体滑坡一直是自然界较大的灾害,数十年来人们不断在寻求如何更好地监测滑坡的前期信息,并建立了一些常用监测方法,但其各有优缺点。随着光纤传感技术的发展,利用光纤来进行监测具有很多传统方法无法比拟的优点,该文阐述了光纤传感的基本原理,分析了光纤功率损耗、光时域反射(OTDR)、布里渊光时域射(BOTDR)、光纤光栅(FBG)及其衍生技术,提出了一种全新的、基于光时域反射技术的复合光纤装置及监测方法,它能实现高初始精度、大量程和滑坡运动方向的判定。     

BOTDR分布式光纤传感器研究进展

基于布里渊光时域反射(BOTDR)的分布式光纤传感器无论是在军用系统还是大型民用工程方面都具有广泛的应用前景.在给出BOTDR分布式光纤应力传感器的基本原理的基础上,详细介绍了国内外目前几种不同的BOTDR,并对其优劣进行了分析与比较.分析表明采用微波外差检测技术的BOTDR不仅具有较高的灵敏度,还具有更低的造价.     

光纤光栅热感网络在煤矿中的应用浅析

本文介绍了供电设备发热的类别以及光纤光栅传感原理，对现有的多种温度探测手段进行了对比分析，并介绍了一种基于光纤光栅传感实现矿井电力温度监测的方案，通过技术应用，证明了光纤光栅传感作为一种高效、可靠的监测手段被应用于矿井安全监测是可行的、可靠的。     

光纤应变传感器在芜湖长江大桥长期健康监测中的应用

光纤传感测试技术作为未来最有前途、最适合长期健康监测的一种新型传感测试技术,在国外已经得到了比较广泛的应用,而光纤应变传感器更是受到了世界各国工程界的普遍欢迎。主要阐述了应变监测在桥梁结构健康监测中的重要意义,并选择先进的光纤应变传感器对芜湖长江大桥进行长期应变监测,研究了光纤应变传感器在钢梁上的安装方法,确定了监测系统的触发采集方式,并开发了专门的软件系统,所取得的成果为今后推广应用光纤应变传感器进行应力监测提供有益的经验。     

基于BOTDR的高分辨率分布式光纤温度传感器

布里渊光时域反射计（BOTDR）是一种新型的分布式光纤传感技术。基于BOTDR中布里渊光频移量与光纤温度之间的线性关系,研发出了一种高空间分辨率分布式光纤温度传感器,其空间分辨率提高了数十倍,达到了厘米级。通过室内标定实验,得出了这种温度传感器的温度系数为3．0MHz／℃。在与传统点式温度传感器测量地温场的对比试验中,证明了这种新型温度传感器具有分布式、高分辨率、连续远程测量的诸多优点,显示出其广阔的应用前景。     

光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感气体分析

分析了气体光谱吸收基本原理,研究了一套光纤传感瓦斯系统,应用于某超化煤矿试验,并取得良好效果.指出基于光谱吸收的煤矿瓦斯光纤传感器,可用于对煤矿瓦斯气体进行大范围监测,也可在线连续监测井下瓦斯气体,其具有广阔的应用前景.     

光纤机敏建筑材料与结构的研究进展

本文介绍了光纤传感器埋入混凝土建筑材料与结构中的应用，包括结构状态监测与评估、实验应力分析、服务设施的管理及控制，并介绍了传感阵列输出信号的神经网络处理原理与技术。     

基于BOTDR的声屏障受损监测系统报警阈值研究

将基于布里渊光时域反射计(BOTDR)的光纤传感技术引入高铁声屏障结构受损监测中。对立柱倾斜的受损情况进行分析,从理论上得出了立柱倾斜时,立柱顶部相对于初始位置的偏移量与BOTDR测得的光缆应变值之间的对应关系,利用该关系得出不同偏移量下系统的报警阈值。此外,报警阈值的大小也与立柱上光纤粘贴点的高度h相关,报警阈值随着h的增大而增大。同时,本文还搭建了实验系统,实验结果与理论计算结果相吻合。     

基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统

提出了基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统,系统采用BOTDR作为前端数据采集模块,使用虚拟仪器技术搭建软件系统,实现了结构应变状况的数据采集与分析.     

混凝土中钢筋锈胀分布式光纤监测试验研究

采用布里渊光时域反射测量技术（BOTDR）,对混凝土中钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀进行了在线分布式光纤监测试验研究。在质量分数为5%的氯化钠溶液中放置两个钢筋混凝土柱模型,并对其中一个混凝土柱中的钢筋通电加速其锈蚀,然后通过BOTDR得到的分布式监测数据对比两者的锈蚀变形。试验结果表明,基于BOTDR的分布式光纤监测技术,能够有效地定量监测钢筋锈蚀引起的外围混凝土膨胀变形的过程,尤其对于钢筋的非均匀锈蚀,这一技术更显示出其突出优越性,为混凝土中钢筋锈蚀监测提供了一种新的技术和方法。     

OPGW应用领域技术发展趋势

文章介绍了近年来的部分新技术在 OPGW(光纤复合架空地线)中的应用,包括光纤传感技术在 OPGW的温度、应力在线监测方面的应用,OPGW融冰新技术,200μm外径新型光纤在 OPGW中的应用,大余长光纤 OPGW在 OPGW中的应用。并对 OPGW光缆应用领域技术的发展趋势进行了预测。     

FBG应变传感系统在巷道涌水模型试验中的研究

针对传统的电类应变传感器防水性能差、测量精度低和不能满足巷道涌水模型试验的需要等问题,基于模型相似材料研制了一种新型光纤光栅(FBG)应变传感器。采用波分复用(WDM)技术和Fabry-Perot(F-P)腔解调技术组成FBG应变传感网络,并编写了具有实时显示和自动预警功能的系统软件。将该系统用在巷道涌水模型试验中,在巷道周围布置了14个FBG应变传感器,对巷道推进过程以及模型加载和巷道扩挖过程中围岩应变进行实时监测。试验结果表明,设计的FBG应变监测系统测量精度高,防水性能强,并且提前4 206 s成功捕获了巷道涌水前兆信息,为预测煤矿矿等涌水事故提供了一种新的有效手段。