基于全分布式光纤传感器测试设备的准分布式光纤传感器的应用研究

介绍了国内外光纤传感器应用于桥梁等大型预应力混凝土结构进行安全监测的现状,阐述了分布式光纤传感器的工作原理,提出了可以考虑开发一种基于全分布式光纤传感器的测试设备的准分布式光纤传感器,指出了光纤传感器在大型预应力等结构健康监测应用中的发展前景。     

光纤传感器研究

光纤传感器具有抗电磁干扰、耐事故能力强、小型化、精度高等优点。为促进光纤传感器在更多行业的应用,对光纤传感器的研究进展进行了总结。介绍了光纤传感器的基本组成和原理,概括了光纤传感器分类特征。按光纤在传感器中的作用,可分为功能型(全光纤型)光纤传感器、传光型光纤传感器和拾光型光纤传感器。按光波调制方式,可分为强度调制型光纤传感器、频率调制型光纤传感器、波长调制型光纤传感器、相位调制型光纤传感器以及偏振态调制型光纤传感器。按传感器目标分布方式,可分为点式光纤传感器、准分布式光纤传感器和分布式光纤传感器。阐述了光纤传感器在温度、位移和气体测量方面的应用现状,并讨论了未来光纤传感器的发展趋示。     

环境因素对光纤传感管道安全预警系统性能的影响

由于管道长时间的运行磨损、设备的自然老化、地理和气候环境的变化以及人为损坏等原因,泄漏故障时有发生,在给人们的生命、财产和生态环境造成了巨大威胁的同时,也会造成资源浪费。光纤传感器以与管道伴随埋设的通信光缆为传感器件,与监控主机组成管道安全预警系统,对管道安全进行实时监控,并针对管道外部入侵和管道泄漏事件进行预警(报警)和定位,是现阶段行之有效的管道安全监控设备。由于管道沿线地质条件恶劣、周边环境复杂,对光纤传感器性能的影响较大,限制了光纤传感器的实际应用。通过分布式光纤传感器对真实的地下管道进行实地测试,采集和分析了各种测试数据,对不同地质条件和复杂环境下的分布式光纤传感器性能变化进行了定量分析,验证了环境因素对分布式光纤传感器性能产生的影响。该研究为分布式光纤传感器的信号分析和模式识别提供了帮助,有利于分布式光纤传感器在实际工程中的应用。     

分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用研究

光纤传感器作为新型传感器在多种工业场合得到了广泛应用,而分布式光纤传感器由于其体积小、质量轻、耐环境能力强、易于组网等特点,尤其适合用于核电厂这种存在较多高能设备的场合。基于瑞利散射振动测量原理和光时域反射空间定位原理,研究分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用可能性,并针对振动和辐照环境开展了试验验证,结果证明基于瑞利散射的分布式光纤振动传感器在核电厂中有优异的应用前景。     

光纤中光散射及在分布式传感技术中的应用

分布式光纤传感器的应用前景十分诱人，分析讨论了光纤喇曼散射、布里渊散射及由这两种散射机理构成的分布式光纤温度、应变传感器的原理和系统。     

分布式光纤光栅传感器解调系统

分布式光纤传感器是一门具有重大实用价值的新兴技术,本文基于光纤布拉格光栅传感器的工作原理,及光栅中心波长的移动探测解调原理,对分布式光纤光栅传感器解调的新方法进行了全面阐述,分析了他们的优缺点,并且给出了其优化方法及应用前景.     

面向矿山安全物联网的光纤传感器

针对矿山安全监测系统中传统电子传感器存在的精度低、可靠性差、维护工作量大、有监控盲区等问题,提出采用光纤传感器与无线传感器构建煤矿人、机、环多维度、多参数、大容量监测系统;介绍了光纤传感器在矿山安全监测系统中的应用优势,重点介绍了激光光谱分析气体传感器、光纤光栅物理量传感器、光纤分布式温度传感器等矿用传感器的工作原理;以煤矿安全监控系统中的激光甲烷传感器、矿山微震监测系统中的光纤加速度传感器及采空区火灾监测预警系统中的光纤分布式温度传感器为例,介绍了矿用光纤传感器在矿山安全物联网中的应用情况。     

基于蚀刻结构的强度调制型光纤传感器􀀂

本文介绍了有着蚀刻结构的光纤传感器在应变测量以及薄结构振动测量中的应用和检测机理 .并且在非对称蚀刻结构的光纤曲率传感器的基础上提出了分布式光纤模态曲率传感器研究     

分布式光纤传感用于大坝基座裂缝监测

分布式光纤传感技术对大型混凝固结构,如大坝与桥梁,进行裂缝监测意义重大,其分布式检测能力对具有强随机性的大坝裂缝监测效果更显著.一种新型分布式光纤传感器埋入混凝土并与预期裂缝相交一定斜角,当裂缝出现引起光纤局部微弯,并诱发瑞利散射光产生衰减,用光时域反射技术实现分布式检测.将该种传感器用于四川石棉冶勒大坝裂缝监测,结果表明:该光纤传感器不仅对裂缝宽度、位移具有高分辨率(0.02 mm)、大动态范围(4.8 mm),而且有较高的定位分辨率(0.2 m),为发展该类分布式光纤传感监测系统提供了较好的技术基础.     

基于BOTDA的分布式光纤监测裂缝理论研究

分布式光纤传感器具有分布式、无损监测的特点,且精度较高。目前,国内已经有研究人员试用分布式光纤监测混凝土裂缝,但结果不理想。本文研究了光纤监测裂缝的机理,分析了外界因素对分布式光纤监测裂缝的影响,并提出解决方案。最后,对钢筋混凝土梁的试验数据进行优化分析,验证研究结果的准确性。     

全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势

综述了基于光时域反射和光频域反射的分布式温度光纤传感器的原理、技术以及最新的研究进展 ,并在此基础上分析了温度光纤传感器的发展趋势。     

光纤传感技术在相似材料模型试验中的应用

为解决地下工程模型试验中应变无法量化分析的问题,以四川省九寨沟县青龙水电站引水隧洞为工程背景,设计并制作了隧洞模型试件,将分布式光纤和光栅传感器埋设于模型试件中进行隧洞模拟开挖试验,通过实验对比两种光纤传感技术,同时,探索出一种地质力学模型试验应变量测的可行方法,为研究地下工程的施工开挖及变形破坏提供参考,测量隧洞开挖前、开挖时、开挖后试件内部的应变,分析了其应变变化规律。实验结果表明,分布式光纤与光栅传感器测得应变值相近,说明了标定试验结果的准确性及分布式光纤在模型试验中的适用性,分布式光纤传感器能够真实地反应模型试件内光纤沿线的应变分布,及时准确地测量模型在加压作用和隧洞开挖过程中的应变分布情况。     

微弯光纤传感器位移灵敏度研究

根据光纤模式耦合理论,光纤微弯时光纤中的传输光有光功率损耗,对微弯光纤传感器出射光强进行分析、测量,实验得出了位移灵敏度与微弯周期的关系,对应用微弯光纤组成分布式光纤测试系统的传感器具有重要意义。     

分布式光纤光栅传感器波长检测新技术简述

本文阐述了光纤布拉格光栅温度应力传感器的工作原理及光栅中心波长的移动探测解调原理，以及分布式光纤光栅传感器解调的新方法，并且给出了其应用前景。     

分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测.应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还与感应结构应变信号的分布式光纤传感器的应变传递性能有关.从理论上分析了传感光纤特性、粘结剂物理性质、...     

光纤传感器的今天与发展

本文报道了光纤传感器国内外发展的现状.主要介绍了两方面的情况:光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状.前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展,这些是目前的研究热点;后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器(其中包括电力工业用高电压、大电流传感器,利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等).最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤,碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等.     

光纤分布式传感器

光纤分布式传感器技术是指利用光纤的相关物理特性对被测场的空间和时间行为进行实时检测。该技术对于大型结构的应变场分布和温度场分布的检测有重要使用价值。在世界各地从事乐纤传感器技术研究的学者的不懈努力下,已经研究一切成功了多种类型的分布式传感器系统,并有部分产品应用于生产实践中。     

光纤传感器的今日与发展

本文报道了光纤传感器国内外发展的现状。主要介绍了两方面的情况：光纤传感器原理性研究的发展现状和光纤传感器产品的应用与开发的现状。前者报道了光纤光栅、分布式光纤传感技术以及光纤传感网的发展，这些是目前的研究热点；后者介绍了光层析成像技术、智能材料、光纤陀螺及惯性导航系统、工业工程类传感器(其中包括电力工业用高电压、大电流传感器，利用光纤的弹光效应和FBG器件的应力传感器等)。最后介绍了新型光纤材料与器件、氟化物玻璃光纤，碳涂覆光纤、以及正在研究中的蜂窝型波导光纤、液晶光纤等。     

干涉型光纤海洋参数传感器的分布式测量方法研究

光纤传感器因其灵敏度高、体积小等优点在海洋监测领域得到了广泛关注.目前高性能的海洋温盐深参数监测光纤传感器大都基于干涉原理,难以实现同一系统内多个传感器的复用,不能满足海洋环境参数高时空分辨力的监测需求.基于调频连续波原理,提出一种适用于干涉型海洋参数光纤传感器的大容量复用方法.利用不同干涉仪端面反射光与参考光形成Mach-Zehnder干涉光谱的特征频率确定不同传感器的位置,通过不同端面特征频率间的拍频还原了单个传感器的光谱.设计并搭建了干涉型海洋参数传感器的分布式传感系统,实现了系统中传感器的定位以及光谱信号还原,并通过理论计算证明分布式传感系统中至少可以实现500个传感器的复用.本论文的研究可以为高性能干涉型光纤传感器的海洋参数链式监测提供技术支持.     

发明与专利

【摘要】分布式光纤应变传感器目前广泛用于土木、水利、交通、石化、电力、医疗、机械、动力、船舶、航空、航天等各领域。本发明公开了一种用于分布式光纤应变传感器基本性能参数指标率定的专用仪器。该仪器由等强度悬臂梁、温度补偿板、静力加载系统、动力加载系统、动静态应变参考测量系统、三点挠度测量系统以及数据分析软件等7部分构成。对于待率定的分布式光纤应变传感器,本率定仪可以分别施加静力荷载或动力荷载,用以率定静态应变测量时的线性相关系数、应变系数、测量误差范围、测量精度、测量重复性指标;动态应变测量时的采样频率与实时性;以及静态挠度测量时的测量误差。以上率定参数指标可用于分布式光纤传感器测试数据的分析、处理与评估。