分布式光纤温度传感器系统的研究

本文概述了基于光纤中拉曼后向散射的分布式光纤温度传感器原理,及立足于国内技术的分布式拉曼光纤温度传感器系统。     

基于瑞利散射的分布式光纤传感器的研究现状

主要介绍了几种分布式光纤传感技术中的基于瑞利散射的光时域反射(OTDR)技术、相干光时域反射(COTDR)技术和相敏光时域反射(-OTDR)技术的基本工作原理,并分别介绍了这三种技术的发展现状及优缺点,提出了今后的发展方向和展望。     

基于光时域反射法的分布式光纤应力传感器

研究了光纤时域反射仪的基本原理和光纤的微弯损耗机理，在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验，分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素，实现了空间分辨率3m，测量范围1km的测量精度。现场实验表明：对山体滑坡等事故的发生能实现及时准确的灾害预报。     

基于光纤传感器的分布式液位测控系统

针对现有液位测控系统的不足,设计了一种新型的基于光纤传感器的分布式液位测控系统.系统利用强度补偿反射式光纤位移传感器测量和传输信号,使用单片机完成多通道数据实时处理并控制外部电路工作,通过USB接口实现了下位机与PC机的通信.实验表明,系统实现了多处液位实时显示和超限报警功能,具有性价比高、可靠性强、精度高、本质安全和易于维护操作等特点,具有较高应用价值.     

新型多功能光纤传感器研究及应用

应用了基于马赫曾德干涉机构的新型光纤传感器,其优点为:结构灵巧,易于埋入待测结构内;灵敏度高,能感受到材料内部的微小变化;测量原理简单可靠,信号容易探测.这种传感器将可以检测应变、温度等参量,为工程结构的长期健康监测提供了强有力的保证.本文构建了一套光纤传感器检测系统,通过电测系统对其进行了标定,得到了干涉条纹移动数与应变之间的关系,并用其对典型试件受静态栽荷做了检测,结果与实际相符.此外应用该系统做了温度变化的标定与测量试验,同样结果较好.说明该光纤传感器在工程结构中的应用前景很好.     

基于分布式光纤传感技术的结构变形估计方法研究

悬臂板是广泛应用于工程实践的常见结构形式,在航空航天、轨道交通、土木工程等领域均有重要应用,其变形监测问题一直是此类领域重要的研究内容之一.本文将矩形弹性悬臂薄板纯弯曲的一般问题作为研究对象,讨论求解该问题的方法,建立应变与位移的联系,并在线弹性小变形理论框架下,得到结构横向位移的有限差分表达式;采用具有高密度应变测量...     

智能结构损伤的分布式光纤测试技术

在智能结构局部发生变形时,其变形部位损伤程度可以用应变来表示.光纤在受力情况下发生弹光效应,即在应力作用下光纤材料的折射率将发生变化,通过测试折射率变化的信息就可以确定损伤发生的位置.推导了光纤分布式测试技术中反射光损耗与应变量之间的关系,发现在较大的应变范围内应变和损耗的关系是接近线性的,并用实验方法测试了损伤(应力变化)与功率损耗的关系,确定了损伤发生位置.     

基于光纤分布式传感器的时频定位技术

光纤单芯分布式传感系统可对传感线路上的扰动信号进行检测与定位,特别适合各种长距离的管道监控,如油管监控。传统的频域定位算法,依靠单独的几个频率点,有一定的局限性,并且如果扰动源未激发出所需要的频率范围,就无法获得频率缺失点,这种判断方法就会失效。提出了一种简单的时域定位算法,与频域算法进行互补,提高了系统的稳定性和普适性。     

分布式光纤温度传感器系统分析

分布式光纤温度传感器是近年来发展迅速的新型传感器。本文综述了此传感器的发展状况;对几种新型分布式光纤温度传感器原理及实施方案进行了较详细的分析比较;论述了它的测温原理以及基本测量技术——OTDR技术;讨论了光纤的散射及衰减特性。     

喇曼型分布式光纤温度传感器温度分辨率的理论分析

本文对喇曼型分布式光纤温度传感器的温度分辨率提出一个理论分析方法,得出理论计算式,并具体分析了单模光纤传感系统和实际分布式光纤温度传感器。     

BOTDR原理、应用及其信号的小波处理

布里渊散射光时域反射监测技术(BOTDR)是一种新兴的可用于光通信和各类构筑物应变监测的尖端技术.文章介绍了BOTDR技术的应变测量原理、相对于其他技术的特点、实际应用情况特别是在工程健康检测领域的应用情况,提出对其采集的观测数据信号进行小波变换,目的是消噪和探测异常值.通过一个具体的实例表明,小波变换在BOTDR信号处理中的应用是十分有效的.     

布里渊散射分布式光纤传感器研究现状与展望

布里渊散射分布式光纤传感器在结构健康监测领域具有广阔的应用前景。阐述了布里渊散射分布式光纤传感器的原理,分析了基于布里渊光时域反射、布里渊光时域分析和布里渊光频域分析的分布式光纤传感技术的研究现状,提出了布里渊散射分布式光纤传感器的研究热点及存在的问题,并对其发展趋势进行了展望。     

基于应变传递理论的光纤传感器优化设计

联系传感器应用的作用机理,根据变形传递方式的不同,对工程中常用的光纤传感器进行了系统的归类分析。基于应变传递理论建立了应变传递系数与测量允许误差的关系,并以此为优化控制方程得到了满足工程测试精度要求的传感器最佳取值,给出了各类传感器具体的优化设计方法及优先设计指标。研究结果表明:基于应变传递理论的优化设计方法较适用于依靠界面剪应力传递变形的光纤传感器,其优先设计指标依次为粘贴(感知)长度、层间粘结强度、保护层弹性模量和半径、粘贴层厚度;端部扩径型传感器的优化设计则因其应变传递系数能较准确和便利地通过标定试验获取而不依赖应变传递理论,且无明显的优先设计指标。本文充分考虑了传感器工程应用的实际状态,以测试准确性为核心,从力学作用机理角度对传感器进行了较全面和系统的分析,其研究结果可以用于指导工程化光纤传感器的应用设计和标定测试。     

基于分布式光纤声振传感的索结构监测

索结构凭借自身良好的抗拉性能被广泛应用于工程领域。因而拉索索力是影响其安全性的重要因素,对其进行测试十分必要。现工程中索力测试多采用自振频率法,其大多是通过加速度计或计算机视觉测量拉索自振频率,从而计算拉索索力值。而近年发展出的相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)仅凭1根成本较低的通信光纤即可实现结构内全部拉索的自振频率测量,具有较好的测试前景。然而在实际中,用于确定分布式光纤系统灵敏度的有效光弹系数并不唯一。为确保φ-OTDR应用于索力测试的数据来源可靠,本研究通过将传感光纤粘贴于拉索搭建了用于索结构监测的分布式光纤传感系统性能标定平台,基于数字图像相关法对不同设计工况下的拉索跨中位移信号进行测量,并通过分析拉索模型将跨中位移信号转换为轴向信号,最后通过对比拉索轴向信号以及φ-OTDR采集信号从而实现了分布式光纤传感系统的标定实验。     

分布式光纤传感器多点温度测量的研究

基于光时域反射技术(OTDR)的原理,建立了拉曼散射分布式光纤多点温度测量系统,提出了一种新型的解调方法,即循环解调方法,用最近已知OTDR温度曲线解调下一个待测点OTDR温度曲线。通过实验验证了理论分析的正确性,该系统能够抑制温漂噪声的积累,防止瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,其空间分辨力小于3m,温度分辨力约为±3℃,时间分辨力不大于3min。     

光纤表面等离子体共振传感器理论仿真研究

为了考查光纤表面等离子体共振传感器的传感特性,基于单层膜表面Snell反射公式,利用MatLab软件仿真研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器的反射光谱特性,系统考查金膜厚度、待测介质介电常数以及入射到纤芯—金膜界面的入射角对反射光谱特性的影响.仿真结果表明:光纤SPR的共振波长随金膜厚度的增大而增大,随外界介质介电...     

分布式光纤管道泄漏检测及预警技术研究

介绍了一种基于Mach-Zehnder光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检预警技术,利用与管道同沟敷设的光缆中的3条单模光纤构成分布式光纤微振动传感器检测管道沿线的振动信号,可以有效地检测管道沿线所发生的泄漏和异常事件.阐述了检测系统的组成和工作原理,分析了检测系统定位结构和方法.采用小波软阈值消噪对现场检测信号进行处理,可以有效地消除噪声和提高检测灵敏度.理论分析和测试结果表明,该测试技术具有较高的测试灵敏度和定位精度.     

基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统

介绍了光纤拉曼散射效应测温和光时域反射定位的技术原理,针对传统点式测温传感器在实际应用中存在的漏检和定位不精确等问题,提出了基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统,该系统采用双通道校正测量模式,提高了温度测量和泄漏定位的准确度,从硬件组成和软件功能两方面对该系统进行了详细的阐述。