分布式光纤应变传感技术及应用
发布日期:2016-05-06 10:50

 一、引言

随着经济、科技的快速发展,各种由人为因素、自然因素导致的建筑工程、地质灾害、电力电缆、石油管道等事故频频发生,不仅对造成了大量经济财产损失,也对人民群众的安全造成了很大影响。社会对于大型建筑健康状态监测、地质灾害预警、电力电缆状态监测、管道监测技术越来越重视,要求越来越高。传统的点式人工监测方式已经明显捉襟见肘,无法满足监测及预警工作中越来越高的应变精度需求以及空间分辨率需求。分布式光纤应变传感技术是一种新型的应变监测技术,不仅弥补了点式人工监测方式在应变精度和空间分辨率方面的不足,而且在工程应用中便于施工并大量减少维护和施工成本。

近年来,分布式光纤应变传感技术得到快速发展,并且逐渐从实验研究走向实际应用,目前已成功应用于土木工程、安全防护、军事、交通等领域。与传统的点式应变传感器相比,分布式光纤应变传感器具备以下优势:

(1)分布式:分布式光纤传感技术可以测出光纤沿线上任意一点的应变信息,将光纤纵横交错铺设成网状即可构成具备一定规模的监测网,实现对监测对象的全方位监测,克服传统点式监测漏检的弊端,提高监测成功率;

(2)长距离:现代的大型或超大型结构通常为数千米到数十千米(如地铁),要通过传统的监测技术实现全方位的监测是相当困难的,而分布式光纤应变传感仪器以光纤作为传感体和传输体,通过铺设光纤就可以较容易的实现几千米到几十千米的长距离监测;

(3)耐久性:传统的应变监测一般采用应变片监测技术,应变片易受潮湿失效,不能适应一些大型工程长期监测的需要。光纤的主要材料是石英玻璃,与金属传感器相比具有更大的耐久性,而且光纤本身也具有结构简单、体积小、质量轻、耗能少等优势;

(4)抗干扰:光纤是非金属、绝缘材料,避免了电磁、雷电等干扰,况且电磁干扰噪声的频率与光频相比很低,对光波无干扰。此外,光波易于屏蔽,外界光的干扰也很难进入光纤。

分布式光纤应变传感技术根据探测光输出方式、信号光检测方法以及探测原理的不同分门别类形成了各种基于分布式光纤传感的应变探测技术,在应变测量精度、测量距离、空间分辨率以及数据刷新速度等方面各具优势。近年来,分布式光纤应变传感器已经成功的应用于桥梁、大坝、隧道、高层建筑等土木工程的健康状态监测、施工状态监测;泥石流、滑坡等地质灾害的预防、维护状态监测;输油管道、天然气管道的形变、泄漏监测;电力电缆、电力高塔的覆冰、变形监测等应用,潜力巨大,因此分布式光纤应变传感器的相应技术以及应用越来越受到国内外专家学者的重视。

二、分布式光纤应变传感技术原理及发展现状

分布式光纤应变传感技术主要包括以下几类:相干光时域反射(Coherent Optical Time Domain Reflectometry,COTDR)技术、偏振光时域反射(Polarization Optical Time Domain Reflectometry,POTDR)技术、布里渊光频域分析(Brillouin Optical Fiber Frequency Domain Analysis,BOFDA)技术、光频域反射(Optical Fiber Frequency Domain Reflectometry,OFDR)技术、布里渊光相关域分析(Brillouin Optical Correlation Domain Analysis,BOCDA)技术、布里渊光相关域反射(Brillouin Optical Correlation Domain Reflectometry,BOCDR)技术、布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA)技术、布里渊光时域反射(Brillouin Optical Time Domain Reflectometry,BOTDR)技术。

1、COTDR技术

COTDR技术利用了后向瑞利散射曲线的可再现性和可恢复性特性。可再现性是指光纤在相同的外界条件(相同的温度和应变)、同一激光频率下测得的OTDR曲线总是呈现完全相同的波形;可恢复性是指光纤的温度或应变发生变化引起的波形变化可通过调整光的频率来还原,COTDR技术正是利用了后向瑞利散射曲线的这种起伏特性,在测量分布式温度和应变方面具有很高的测量分辨率,其系统原理图如图1所示。

图1 COTDR传感系统图

2009年,Y. Koyamada与Mutsumi Imahama搭建的COTDR传感系统可以在8km长的光纤上实现89με/0.1℃的应变/温度分辨率以及1m的空间分辨率。2010年,Ryosuke Shimano与Yuta Iitsuka等人利用双向EDFA搭建的COTDR系统在31km长的光纤上实现了2m的空间分辨率以及178με/0.2℃的应变/温度分辨率。

目前,COTDR虽然应变/温度灵敏度极高,89με/0.1℃对应135MHz的频移,但是若要测量100℃的变化范围,则需要135GHz的频移测试范围,技术难度太高,精度与应变/温度测试范围难以兼顾。面对技术复杂、温度应变测试范围小、应变分辨率较低等原因,目前尚未发现有正式产品与工程应用出现。但由于COTDR极高的温度分辨率,随着COTDR技术的不断发展,其温度应变范围、空间分辨率、测试距离的不断提高,相信COTDR也会出现在市场上并占据一席之地。

2、POTDR技术

入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞时将引起瑞利散射,且其散射光具有频率以及在散射点的偏振方向均与入射光相同的特点,因此散射光包含了光纤散射点的偏振信息。基于这个物理规律,1980年,Rogers提出了偏振光时域反射技术(POTDR)的思想,其应变传感系统如图2所示。

图2 POTDR应变传感系统

自POTDR技术提出后的30年以来,许多研究人员根据研究的需要提出了各种POTDR测量方案,国内的电子科技大学与北京交通大学等单位也在进行POTDR的相关研究。由于磁场、电场、压力、振动、加速度和温度等物理量都能对在光纤中传播的光的偏振态进行调制,很难从测量结果中准确地分离出是那种调制效应导致的偏振态变化;同时POTDR系统的偏振态对外界环境非常敏感,很难保持传输光纤中偏振态稳定性等原因,对POTDR应用的实施和推广还存在着很多技术难点,目前尚未见到有实际产品与工程应用的报道。

3、 BOFDA技术

BOFDA是由德国Garus等人基于OFDR技术提出来的,BOFDA通过两个激光器的频率差和探测光的幅度调制频率来确定温度和应变的大小,通过分析光纤布里渊散射光响应函数的频谱得到应变和温度变化的空间位置,其基本结构如图3所示。该方案采用网络分析仪接收探测器输出信号,再进行反傅里叶变换得到系统脉冲响应函数。

图3 BOFDA基本结构

Garus等人设计的实验系统可以在1km的光纤上获得3m的空间分辨率。BOFDA最大的优点在于信噪比较高,而且不需要高速的采样和数据采集技术,可以降低系统成本,其低噪声特性使得它非常合适于短程传感。

德国的萨克森纺织研究所使用该技术在堤坝监测方面做了一些探索性的研究。意大利Bernini R等也在理论方面取得了一些突破,他们在Garus等人的实验基础上利用谐波重建算法对Garus方案中的BOFDA系统进行了比较实验和计算,证实BOFDA系统可以获得小于1 m的空间分辨率。2009年,Aldo Minardo与Romeo Bernini等人搭建了BOFDA单端测试系统,在5km的光纤上取得了1m的空间分辨率。2011年,Romeo Bernini与Aldo Minardo等人搭建的BOFDA系统得到了29mm的空间分辨率,验证了BOFDA技术高空间分辨率的可行性。虽然BOFDA技术与刚提出时的性能有了很大的改进,但是现在还没有见到基于BOFDA的实际产品与工程应用出现,对于BOFDA的研究与开发还需更加深入。

4、OFDR技术

图4 OFDR原理图

光频域反射计(OFDR)结构包括线性扫频光源、迈克尔逊干涉仪结构、光电探测器和频谱仪(或信号处理单元)等,基于光外差探测,其原理可用图4进行表示,。2006年,Brian J. Soller与Steven T. Kreger等人利用OFDR系统在70m长的光纤上实现了2mm的空间分辨率以及±1/0.1℃的应变/温度分辨率;D.K.Gifford与M.E.Froggatt等人搭建的OFDR系统在800米的光纤上取得了9cm的空间分辨率;Jia Song与Wenhai Li等人在2014年搭建的OFDR实验系统在300m光纤上实现了7cm的空间分辨率以及2.3/0.7℃的应变/温度分辨率。目前,OFDR的主要生产商是美国LUNA公司,但是OFDR昂贵的价格以及测试距离的限制等原因,导致其主要应用领域被限制在精密加工、实验室研究等领域,还无法大规模进行工程应用。

5、BOCDA技术

布里渊光相关域分析技术(BOCDA)基于时频混合的连续光整合技术,将连续的探测光与泵浦光进行频率调制,利用探测光与泵浦光相互作用得到测试结果。

布里渊光相关域分析技术的工作原理如图5所示,在激光器中加入周期性正弦的频率调制,并将其一分为二,分别作为探测光和泵浦光。当探测光和泵浦光在传感光纤中相遇时,泵浦光和探测光在特定的区域中产生相关(correlation),从而只在相关峰(correlation peak)处产生布里渊效应。改变激光器的频率调制的周期,就可以改变相关峰的位置,使其在传感光纤中扫描,从而实现分布式的布里渊传感。空间分辨率由激光器光频率调制的周期(或频率)和调制深度决定。

近年来,BOCDA的相关研究取得了许多新的研究成果,如今BOCDA已经能够实现2cm~30cm的空间分辨率,且采样频率也可达到1kHz,测试量程最高可达1km。但是由于BOCDA作用距离较短、系统复杂等原因,目前尚未发现BOCDA的产品及其实际工程应用。

图5 布里渊光相关域分析技术原理示意图

6、BOCDR技术

布里渊光相关域反射技术(BOCDR)基于自发布里渊散射信号,将探测光进行频率调制,利用泵浦光与参考光的相互作用得到测试结果,其系统实验装置如图6所示。

图6 布里渊光相关域反射系统实验装置图

BOCDR拥有高速测试、高分辨率以及连续分布式等特点,可以测量光纤的应变分布、温度分布以及振动分布,目前,BOCDR技术在5m长的光纤上可以得到50Hz的测试速度以及13mm的空间分辨率,在1km长的光纤上可以取得66cm的空间分辨率。由于BOCDR的空间分辨率与最大测试距离存在平衡关系,明显的限制了BOCDR的应用及发展,至今为止并未见到实际尚未见到有实际产品与工程应用的报道。

7、BOTDA技术
图7 布里渊光时域分析系统结构图

BOTDA利用光纤中的受激布里渊散射信号测量光纤的应变分布或温度分布,其基本系统如图7所示,首先需要将连续光和脉冲光分别射入光纤的两端,当连续光和脉冲光的频率差与光纤中某处的布里渊频移相等时,该位置会产生受激布里渊放大效应,两束光之间发生能量转移。

当前,对于BOTDA的研究主要集中于在保证其温度/应变测量精度的前提下,改进传感距离、空间分辨率和测试速度。已提出的改进技术包括脉冲编码、分布式拉曼放大、差分脉冲对BOTDA、脉冲预泵浦BOTDA、暗脉冲BOTDA、相移脉冲BOTDA、斜率辅助BOTDA等技术。

在传感距离方面,BOTDA已经可以在超过120km的光纤上实现了1m的空间分辨率,最长测试距离也已达到150km以上;在空间分辨率提升方面,BOTDA技术已经可以实现最高1cm的空间分辨率;BOTDA最高可以实现100Hz振动的测量;

目前,BOTDA产品已经进入商品化以及实用化阶段,日本的Neubrex公司、瑞士Ominisens公司、加拿大OZ公司都已向市场推出成熟产品,产品也已经被用于各种分布式工程实用化研究以及实验。

8、BOTDR技术

BOTDR利用自发布里渊散射光信号探测技术,可以在光纤的一端来测量光纤中轴向应力的分布情况。其测量原理如图8所示,光脉冲注入光纤系统的一端,光纤中的后向散射光作为时间的函数,同时带有光纤沿线应变分布的信息。自发布里渊散射信号的布里渊频移量与光纤应变和温度的变化量呈良好的线性关系。因此通过侧量布里渊散射频移量即可得到光纤中的应变与温度分布。

图8 BOTDR测量原理图

当前,对于BOTDR的研究主要集中在传感距离和空间分辨率两个指标的改进上,已提出的传感距离延伸技术主要有受激布里渊阈值抑制技术、脉冲编码技术,在提高空间分辨率方面,也有人提出了双脉冲BOTDR技术,Yahei Koyamada与Yoshiyuki Sakairi等人利用双脉冲技术搭建的DP-BOTDR系统将BOTDR的最高空间分辨率提升到了20cm。

自2001年起,BOTDR技术就已成功商品化并投入工程应用,由于单端测量、易于施工与工程化等优势,许多专家学者都对BOTDR的工程应用研究投入了大量精力,在国内外已经拥有大量的工程应用案例并总结了各种类型各种要求下的施工方案。目前国际上BOTDR的主要厂商以中国电子科技集团公司第四十一研究所、日本横河为主。

三、分布式光纤应变传感技术的工程应用研究现状

1、在光纤光缆生产、测试领域的应用

分布式光纤应变传感技术可以测量光纤本身的应变分布,因此,分布式光纤应变传感技术在光纤光缆生产、测试中有着重要的应用,在光缆生产过程中,准确掌握光纤在光缆中的应变分布规律,对于保证光缆使用的可靠性和延长光缆使用寿命十分重要,传统做法是用拉伸试验方法测试光缆中光纤的拉伸应变,以考察光纤在光缆中的应变状态,而这一状态是多个光缆生产工序过程综合的结果,使用拉伸试验法得到的是光纤的平均应变状态,无法区分每一工序过程各自对于光纤应变的影响,使用分布式光纤应变传感技术即可定量分析光缆生产中每一工序过程对于光纤应变分别带来的影响,这对于光缆生产工艺的改进将起到明确的指导作用,程淑玲与刘义霞等人利用BOTDR技术进行了这方面的相关实验及研究,研制了使用BOTDR量化分析每一道生产工序对光纤应变带来的影响的可行性,弥补了传统局部拉伸试验法的不足。

分布式光纤应变传感技术也可以用于测试光纤环自身应力对光纤陀螺的影响,在光纤陀螺的研制过程中,分布式光纤应变传感技术就被用于测量不同温度下、不同种类支架下、不同缠绕方式下光纤陀螺中光纤环的应力分布,通过应力分布数据,可以直接得到光纤环的缠绕张力均匀性等参数,了解不同的缠绕方法、不同的支架在不同温度环境下对光纤环应力分布的影响,为进一步改进缠绕工艺提供了直接而有效的依据。

2、在土木工程领域的应用

与传统点式应变传感器相比,分布式光纤应变传感技术具备的分布式、长距离、抗腐蚀、抗干扰等特点更适合于大型土木工程的健康状态监测,因此,如何更有效的在大型土木工程中发挥分布式光纤应变传感技术的分布式、长距离等优势,也是国内外专家学者一直专注的热点,许多专家学者都在这一领域投入了大量的精力对其进行了相关研究。

2003、2004年,张丹与施斌等人利用室内实验与工程应用实例论证了BOTDR对结构进行分布式应变监测可可行性。

2005年,高俊启用BOTDR对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。戴加东将BOTDR技术引入基坑监测系统中,并通过实验验证这种方案的可行性。张国炳、黄志怀等人采用BOTDR技术检测GFRP锚杆的变形特征。施斌等人将BOTDR应用在南京市鼓楼隧道健康诊断中。

2006年,刘杰等人结合南京市某深基坑进行的现场试验,探讨了BOTDR应用于基坑深部土体水平位移监测的具体施工工艺。余小奎利用BOTDR进行了PHC管桩和钻孔灌注桩试桩中桩身轴力分布、侧摩阻力分布及桩端阻力等测试。

2007、2008年,金益桓等人利用BOTDA进行了钢筋锈蚀混凝土梁的荷载实验。施斌等人利用BOTDR进行了基坑、锚杆、灌注桩等工程结构的应变分布监测。

2009年,周智等人利用BOTDA实现钢绞线应力全尺度监测。郭彤等人利用BOTDA进行了钢筋锚固性能实验和混凝土梁受弯加载实验。轩元等人利用BOTDA技术监测钢筋混凝土结构的应变。廖军等人在上海世博园浦西综艺大厅改建工程中利用BOTDA实现施工全过程监测。施斌等人进行了灌注桩与预制桩的应变、温度分布测试。

2010年,甘宇宽等人利用BOTDR技术对混凝土中钢筋锈蚀引起的混凝土膨胀进行了监测。何勇等人提出了一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法[96]。刘静等人证明了BOTDA对裂缝的开展有很好的感知性能。沈圣等人提出一种基于BOTDA的结构变形分布监测方法。周智等人研制了支持BOTDR/BOTDA的复合智能筋,并验证了该系统的有效性。陈丽蓉依托上海虹桥交通枢纽工程,使用BOTDR测试了灌注桩的桩身应力。贾喜鸽等人利用BOTDA技术搭建了打浦路隧道健康监测系统。

2011年,张大伟利用BOTDR对高层建筑深基坑中的测斜管进行了土体位移测试实验。杨莉等人利用BOTDR进行了混凝土裂缝监测实验。毛江鸿等人提出了一种新型埋入式长距离光纤传感器,并利用BOTDA进行了实验。路杰等人利用BOTDA对桥面预应力箱形梁进行了监测。陈炳云等人列举了嵩待高速公路隧道中BOTDR传感器的铺设方法。曹建梅、Wang Shuai等人对设计了一套基于BOTDR的隧道形变监测系统。邱海涛等人在西南某隧道搭建了基于BOTDR的隧道监测系统。

2012年后,何勇与姜帅等人提出了BOTDA结合斜交光纤组的裂缝监测方法。周柏兵等人以BOTDR技术为基础,搭建了基坑型钢变形监测系统。王飞等人针对盾构隧道横断面变形特点,提出了一种基于分布式传感技术的点式固定方法。

目前,国内已经有很多关于将分布式光纤应变传感器用于土木工程应用的相关研究,包括不同用途下传感光缆的铺设方法、应变数据的后期处理方法等问题也有了多种解决方案,分布式光纤应变传感器在土木工程领域中很多方向的应用也得到了验证,但是作为一种诞生不久的新型传感器,分布式光纤应变传感器要想在土木领域得到大规模应用,还需要更多的努力。

3、在电力领域的应用

电力行业作为社会基础产业,是国家发展的命脉产业之一。电网建设与国家能源资源结构、产业布局、经济发展规划和相关政策密切相关,同时也与本国的能源资源条件、能源资源输入可能性以及国家能源战略安全等密切相关,“智能电网”是当今世界电力系统发展变革的最新动向,并被认为是21世纪世界电力系统的重大科技创新和发展趋势。智能电网就是电网的智能化,它是建立在集成、高速、双向通信网络的基础上,将先进的传感和测量技术、先进的设备和控制方法等有效结合,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,并优化电网的运行和管理。由于电力系统网络结构复杂、分布面广,网络上存在着各种各样的隐患,对系统内各种线路、网络进行分布式监测显得尤为重要。如何实时监测这些故障隐患,直接关系到电力系统的生产安全与运行稳定。因此,国内外许多专家学者探索用分布光纤传感器网络与电网相融合建立智能电网,对电网中电缆的应变状态以及温度状态进行监测,实现电网在线实时监测与控制。

2009年,杨黎鹏针对海底电力电缆出现的故障,提出了采用BOTDR技术检测电力电缆内部温度及所受外力的方法。李成林等人也提出了利用BOTDR传感系统通过监测电缆沿线应力大小测量覆冰重量的输电线路覆冰监测方案。蒋奇与徐于超等人提出基于布里渊散射原理的分布式光纤传感技术监测电缆所受外力变化和监测电缆内部温度变化的方案和方法。

2010~2013年,赵宏波与丁健等人提出了使用BOTDR测量多条光缆路由的方法。胡文侃等人设计了基于BOTDA技术的海底电缆监测系统。滕玲等人采用BOTDA监测技术对光缆中光纤的应变进行了监测实验。吴飞龙与徐杰等人搭建了基于BOTDR技术的海缆本体状态实时在线监测系统。

目前,利用分布式光纤应变传感器对电缆进行监测的研究还在逐渐深入当中,随着研究的不断深入,分布式光纤应变传感器将在智能电网中发挥越来越大的作用,既可实现电缆缆的智能化监测,也可以挖掘光纤利用率,便于调度与运行人员实时掌握其运行情况,为电缆的调控、维护、保障提供科学的依据,提高电缆的可靠性。

4、在石油领域的应用

长距离、分布式、本质安全的优点令分布式光纤应变传感器在石油领域中也有着很大的应用潜力,国外很多学者也对分布式光纤应变传感器在石油领域的研究投入了很多的精力,国内一些专家也开始进行在该领域的应用研究,但总体来说,分布式光纤应变传感器在石油领域的应用研究尚处于起步阶段,虽然已经有一些工程应用研究出现,但距离大规模推广还存在一定距离。

2009年,魏源利用BOTDR技术搭建了套管应力监测系统。

2010年,殷凤磊结合大庆油田非油层段和油层段的套管损坏形式,搭建了一套基于BOTDR技术的光纤传感套损监测系统。周智等人针对输油管道在冻胀融沉作用下易发生大变形的情况,提出采用BOTDA对输油管道进行长期监测的方案。

2011年,李德桥等人应用温度补偿的BOTDA传感技术对管道变形开展实验研究。

2012年,贾振安与王虎等人,提出了一种基于BOTDA技术的油气管道应力监测方法。林发枝等人基于BOTDR技术开发了油水井套管外光纤传感技术。贾振安等人设计了一应变传感光缆,利用BOTDA技术检测漏油位置。

5、在地质灾害领域的应用

我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一,地质条件复杂,构造活动频繁,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等灾害隐患多、分布广,且隐蔽性、突发性和破坏性强,防范难度大。与传统点式传感技术相比,分布式光纤应变传感技术具备的长距离、分布式等优点更适合用于长距离、大面积的地质灾害预警监测,而且还可以更好的克服点式传感器常出现的漏检和盲区问题,如何更好的将分布式光纤应变传感器用于地质灾害预警,减少地质灾害造成的人民财产损失,已经成为许多专家学者非常重视的课题,尤其是分布式光纤应变传感技术在边坡预警监测中的工程应用研究,倍受学者们的青睐。

2005年,丁勇等人就提出一种利用BOTDR推算边坡的表面变形的方案。2008年,李焕强等人利用BOTDR与光纤光栅技术建立了边坡实验模型。隋海波等人搭建了基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统。史彦新在巫山残联滑坡上铺设监测光纤,并利用BOTDR获得整个滑坡体的应变信息。

2009以后,宋震等人验证了基于BOTDR的锚杆应变分布监测的可行性。王宝军等人将光纤传感器布设在用于加固边坡的土工织物中,并利用BOTDR进行了室内监测实验。朱鸿鹄等人基于BOTDA及其它技术建立了边坡监测系统。王宝军等人利用室内小比例尺模型试验,验证了BOTDR应用于土质边坡变形监测的可行性。刘永莉通过对浙江省诸永高速公路红岩村I号滑坡抗滑桩BOTDR监测结果,证明了通过BOTDR技术监测抗滑桩的深部变形是可行的。

6、在水利领域的应用

分布式光纤应变传感技术可用于大坝、河堤、海堤等大型水利工程的健康状态监测,水利工程利国利民,其重要性不言而喻,但同时也蕴含着潜在的成灾风险,例如垮坝洪水不仅破坏水库、水电工程本身,还会对下游千百万人民生命和财产造成惨重灾难。历史上垮坝的教训很多,美国Teton土石坝、我国板桥水库溃决,都是著名的实例。其主要原因之一就是未设观测系统,或观测系统不完备,无法及时得到本来可防止这场灾难的信息。传统的常规仪器由于点式测量的原因,难免会出现漏报以及盲区等情况,而分布式光纤应变传感技术具有长距离、分布式的特点,可以很好的克服点式传感器的缺陷,因此也受到相关领域学者的关注。

2009年,ZHU Ping-yu等人提出了采用BOTDA技术的堤坝形变监测系统。葛捷利用BOTDR技术对上海临港新城海堤两个断面进行了长期监测,验证了方案的可行性。2010年,曾红艳针对黄河丁坝的特性,研制、开发了基于BOTDA技术的丁坝形变监测系统。张清明与周杨等人采用BOTDA系统开展了堤坝形变监测试验研究。

四、结束语

分布式光纤应变传感技术是近年来最受人关注的传感技术之一,该技术不仅可以为大型建筑健康状态监测、地质灾害预警、电力电缆状态监测以及管道监测技术等提供了高性能且便于施工和维护的现代化解决方案,而且BOTDR和BOTDA产品都已经在各种工程应用中取得了良好的效果,证明了分布式光纤应变传感仪器的在优势与可行性。

同时,分布式光纤应变传感技术种类很多,例如可以用于单端长距离探测的BOTDR和双端长距离探测的BOTDA技术;适用于单端短距离精细测量的OFDR、BOCDR、COTDR技术,双端短距离快速测试的BOCDA技术,双端短距离精确测量的BOFDA技术等以及对偏振敏感的POTDR技术等,可以适应不同工程不用应用的需要,相信随着分布式光纤应变传感技术工程应用研究的不断进步、光学技术、光学元件的发展,分布式光纤应变传感技术也会不断的发展,并在未来的工程、生活中发挥更大的作用。

关键词:仪器仪表 分布式光纤传感 OFDR BOTDA BOTDR
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来 源:中电仪器-中电科40、41所
编辑:袁明 闫宝东 闫继送
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