分布式光纤传感技术及其应用

光纤传感技术已有20多年的研发历史,期间技术不断更新发展,已出现一些以实用或正接受现场测试的传感器结构。最近分布式光纤传感技术再次受到瞩目,该技术能对大楼、桥梁、高速公路等大型建筑或小型船舶的应变/变形及温度状况进行动态分析检测,使其具有可“感知”损害的功能,因此它与多点式传感技术一起被列入智能结构/材料技术的范畴。本文将综述（全）分布式光纤传感技术及其研制水平,并给出目前国外较具代表性的研究应用实例。     

布里渊动态光纤光栅及其在分布式传感中的应用

基于受激布里渊散射的布里渊动态光纤光栅(BDG)是近几年提出的一项新技术,相比于传统的光纤光栅,具有读写分离、位置可调、光谱可调和快速重构等优势,是光纤通信及传感领域最活跃的研究热点之一,尤其是在分布式传感领域可同时获得高空间分辨率和高测量精度,打破了传统时域系统中声子寿命的限制。从技术发展脉络综述了BDG的研究现状与最新进展,重点介绍了基于BDG的分布式光纤传感技术与应用,并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的主要趋势进行了探讨。     

光纤完全分布式温度传感系统研究进展

综述了光纤分布式温度传感系统的理论、技术等方面的最新进展和研究方向。     

分布式光纤测温系统原理及传感过程

分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟,且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。     

分布式光纤振动传感技术及发展动态

从工程结构安全监测到输油管线的维护以及地震监测,振动传感器发挥着重要作用,可以实现以往需要大量人力物力和时间的监测。而分布式光纤振动传感器具有许多优于传统振动传感器的地方,应用前景广阔,近年来成为光纤传感领域的研究热点。本文主要介绍了分布式光纤振动传感器的实现方法与相关技术,并展望了分布式振动传感技术未来的发展方向和应用领域。     

分布式光纤温度传感技术及其应用

在分析了瑞利解调方法的优势与不足的基础上,提出了一种实验修正方法。以空间分辨率作为参考,否定了几种常见的微弱信号提取方法。最后介绍了基于瑞利解调方法的单模分布式光纤测温系统在冻结井温度场监测中的应用。     

分布式光纤光栅传感复用解调方法研究

受到光纤光栅的串扰与噪声的干扰,导致分布式光纤光栅传感复用解调方法存在波长偏差大、解调精度低的问题,因此,在传统解调方法的基础上实现优化设计.确定传感器类型与布置方式,搭建对应的分布式光纤光栅传感网络模型,在该模型下分析传感耦合特征.以传感特征分析结果为基础,设计并安装降噪复用解调器,以此作为解调方法的实现介质,并实现...     

分布式光纤光栅传感系统的波长检测技术

波长检测技术是当前光纤光栅传感领域的重点和难点之一,光纤光栅传感系统的一个显著优点是易构成分布式传感网络系统,实现多点、多区域同时检测.文章以几个典型的解调系统为例,重点分析了分布式光纤光栅传感系统中信号解调的工作原理、特点和性能.     

拉曼散射分布式光纤温度传感器的设计

文章论述了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统，对其信号处理技术进行了全面而深入的研究。采用光时域后向散射技术来获取温度信息，并用时域信号数字积累平均方法来提高系统的信噪比，据此建立了分布式温度传感器。     

光纤传感技术的发展与应用

随着光纤传感技术的不断发展,几乎在各个领域得到研究与应用。首先介绍了光纤的结构与分类,光纤传感器的工作原理、分类及其特点,光纤弯曲损耗;其后介绍了光纤传感技术的发展现状及其在各领域的应用;最后是对光纤传感技术发展的进一步展望。     

光纤传感技术的研究进展及应用

随着光纤传感技术的不断发展,几乎在各个领域得到研究与应用。综述光纤传感技术的最新研究进展及其在某些领域的应用开发研究。首先介绍了光纤光栅传感器、阵列式光纤传感系统、分布式光纤传感系统以及智能结构的光纤传感器原理、优缺点及研究方向,这些是目前研究的热点;其后介绍了光纤传感技术在军事、周界安防、工程应用、电力工业等领域的应...     

基于全同弱反射光栅光纤的分布式传感研究

利用弱反射光栅低反射率的特性,提出了基于全同弱布拉格反射光栅的分布式光纤传感方案。采用光波长时域反射解调技术,进行定位和解调,实现高密集度的准分布式传感。从理论上分析了光纤光栅反射率、光栅单元间隔以及传输损耗等对传感系统复用容量的影响。结果表明,这种方法可以有效提高光栅传感系统的复用容量,并降低信号解调成本。实验验证了该方案的可行性,系统复用了4个反射率为6%的光纤布拉格光栅(FBG),实现了单点、多点测量,温度测量的分辨力达到0.12℃。     

基于外差解调的分布式光纤传感系统设计

提出了一种基于双脉冲外差解调的分布式光纤传感系统。从理论上分析了系统的传感原理及信号解调方法。根据系统结构及原理,搭建了双脉冲外差分布式光纤传感实验系统,并进行了初步的实验研究。实验结果表明,在传感距离为300m的情况下可以将末端施加的干扰信号解调出来。     

光纤布喇格光栅温度传感特性的研究

对光纤布拉格光栅的温度传感特性进行了理论分析,并进行了试验验证,得到了利用通信光纤写入光纤光栅的温度传感灵敏度系数。为了提高光纤光栅的温度敏感特性,研究了管式环氧树脂封装光纤光栅的温度传感特性。研究结果表明：光纤光栅对温度非常敏感,具有很好的线性度;经过管式环氧树脂封装的光纤光栅明显地提高了温度敏感特性;用光纤光栅可以方便制作分布式温度传感器。     

用于石油测井和管道运输的分布式光纤传感系统

分布式光纤传感系统是一种能够实时获取传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的技术,具有抗电磁干扰并且能够承受极端环境的优点,非常适合应用在石油测井和管道运输过程中的实时监测.本文通过对分布式光纤传感技术原理的分析,阐述了其在石油工业的应用现状和技术水平,针对我国的分布式光纤传感应用情况,进行了展望.     

光纤传感技术用于大气光学湍流测量

简要回顾了几种常用的光学湍流测量方法,分析了其适用条件和存在的主要问题.阐述了将光纤传感技术引入大气光学湍流测量领域的思想,并且提出了两种有望获得突破的技术方案,即光纤干涉法和光纤准直耦合法.实验研究表明,前者在2 cm的空气路径上,后者在10 cm的空气路径上即可获得明显的湍流信息.同时发现光纤系统的噪声和稳定性是制约研究进展的主要因素.     

分布式光纤温度应变传感系统性能改进研究

为了降低布里渊后向散射光不稳定的偏振态以及系统噪声对分布式光纤温度应变传感系统测量精度的影响, 进一步提高测量温度、应变的精度和系统信噪比, 提出在该系统中加入扰偏器, 以减小系统误差; 同时应用小波去噪的方式降低信号的噪声。选用体积和插入损耗都较小的PolaRITETMⅢ PSM-001扰偏器。小波去噪过程选用 db5 小波, 经过离散小波变换函数wavedec对信号进行小波分解, 选用thselect 函数实现阈值获取, 选用waverec函数实现信号小波重构。实验证明扰偏器能使系统误差降低到原来的 1/3, 小波去噪使系统信噪比从原来的26.6dB 提高到 38.5dB。     

基于光频域反射原理的分布式光纤应变传感解调算法改进

利用光纤中的背向瑞利散射通过光频域反射原理实现整段光纤上的分布式应变测量.对应变解调算法进行了改进,采用二次互相关的方法实现了光纤的波长分辨率为5 pm,空间分辨率为2 cm.搭建了一套基于光频域反射原理的分布式光纤应变传感系统,对应变系数进行了标定,并实现了5m长光纤上的分布式应变测量,应变测量范围为50～500 με,应变分辨率为4.2με.改进后的算法克服了传统算法中波长分辨率和空间分辨率相互制约的缺点,能在保证波长分辨率的前提下提高空间分辨率,对该应变传感技术的后续研究具有一定借鉴意义.     

分布式光纤温度应变传感系统性能改进研究

为了降低布里渊后向散射光不稳定的偏振态以及系统噪声对分布式光纤温度应变传感系统测量精度的影响,进一步提高测量温度、应变的精度和系统信噪比,提出在该系统中加入扰偏器,以减小系统误差;同时应用小波去噪的方式降低信号的噪声。选用体积和插入损耗都较小的PolaRITETMⅢPSM-001扰偏器。小波去噪过程选用db5小波,经过离散小波变换函数wavedec对信号进行小波分解,选用thselect函数实现阈值获取,选用waverec函数实现信号小波重构。实验证明扰偏器能使系统误差降低到原来的1/3,小波去噪使系统信噪比从原来的26.6dB提高到38.5dB。