基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。     

管道应力危害BOTDR分布式光纤检测系统

针对长距离地下油气管道因地质沉降导致管道应力破坏的问题,本文提出了基于布里渊光时域反射（BOTDR）原理的分布式光纤应变检测方法。理论分析了油气管道受地质沉降产生应力变化的检测原理,设计了BOTDR分布式光纤应变检测系统。通过累加平均进行信号降噪处理,同时融合列文伯格-马夸尔特（Levenberg-Marquardt）算法,改善系统测量精度。系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10km,应变最大量程为8500με,应变测量误差为±46με、重复性测量偏差为±36με,定位误差为±2m,空间分辨率为1m,满足对管道沿线受应力危害的预警需求。     

滑坡监测研究及其最新进展

首先分析了目前许多边坡所存在的安全共性问题,指出了对滑坡长期监测的重要性.然后介绍了国内外滑坡安全监测研究的现状,最后介绍了目前世界上较先进的滑坡监测新技术,尤其是光时域反射计和光纤法珀传感器,并展望了滑坡安全监测技术的应用前景.     

应用于土木工程的布里渊散射分布式监测网络

介绍应用于土木工程的布里渊散射分布式监测网络，利用布里渊散射光时域反射系统串联技术解决了超长距离传感问题，借助波分复用技术实现了单根光纤传感与数据通信复用．采用以应变模态概念为基础的结构诊断技术智能分析判断结构状态。监测网络实现了实时获取构筑物结构变化的信息、自动预警严重事故、综合评估结构可靠性的功能。     

基于BOTDR的光纤网格隧道形变监测系统研究

在分析布里渊散射光时域反射(BOTDR)监测技术应变测量的基本原理、标定方法、信号处理、实际应用及各项优点的基础上,针对隧道工程的形变监测设计了一套网格结构的光纤传感器系统;该套系统利用BOTDR及相关技术可以完成对隧道形变的灵敏探测和实时监控;对其工作原理和监测优势的分析以及仿真实验结果表明,这套光纤网格隧道形变监测系统具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,在实际工程中具有较高的应用价值。     

分布式光纤布里渊温度传感系统的试验研究

基于布里渊光时域反射计(BOTDR)的传感原理,构建了分布式光纤布里渊温度传感测量系统,对4.25 km长度的光纤进行了温度传感试验。通过对试验结果的分析表明:该系统可以实现一定长度的光纤定点、定量的受热温度测量分析。对测量结果采用归一化方法处理,使测量结果更直观,分析快捷,精度更高。     

布里渊散射分布式光纤传感技术的研究进展

阐述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术测量光纤温度/应变的基本传感原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的几种传感技术,布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)分布式光纤传感技术,特别对BOTDR的原理和典型系统方案进行了详细的介绍。最后,叙述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术当前的进展和趋势。     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

基于PPP-80TDA分布式光纤温度传感技术的数值模拟

基于脉冲预泵浦布里渊光时域分析法的分布式光纤温度传感技术是近年来出现的一种新型温度传感技术.本文采用有限差分法对一维瞬态受激布里渊散射的耦合波方程进行了数值求解,分别模拟了传感器在不同温度情况下的布里渊散射三维频谱图,得到了布里渊散射谱的中心频率、布里渊频移以及功率随温度变化的趋势.仿真结果表明,理论模拟与实际相符,并...     

基于BOTDA的钢结构全尺度应变监测方法及其试验研究

大型钢结构因为超载或者腐蚀等问题引起的结构失效越来越多,对大型钢结构进行全尺度监测是评估结构的剩余使用寿命和做出维修决策的关键。分布式光纤传感技术具备分布式、抗电磁干扰能力强等优点,适用于钢结构的全尺度监测。设计了传感光纤的全面和局部布设方法,对上述方法进行了标定、重复性等试验,并将其应用于钢桁架的全尺度应变监测中。结果表明,分布式光纤传感技术可有效获取钢结构全尺度应变,同时,提出的基于电磁铁方式具备快速、可拆卸等优点。本文研究成果可用以集成大型钢结构健康监测系统,实现钢结构的全寿命健康状态评估。     

土木工程健康监测用F-P光纤应变测量技术

介绍了基于白光干涉的光纤F -P应变传感器原理 ,对其用于土木工程健康监测的安装工艺、温度补偿技术进行了研究 ,提出了工程应用中尚存的问题。     

基于耦合模理论的光纤耦合器应变特性研究

根据单模光纤耦合器的输出功率的比值对耦合区长度变化敏感的特点,分析了熔融拉锥型光纤耦合器的工作原理。采用螺旋测微仪对光纤耦合器的应变特性进行研究,避免了悬臂梁结构自重、梁的振动等不可控因素对测量结果的影响,有效提高了测量精度。同时详细分析了环境温度以及光纤耦合器的横向应变对试验结果的影响。实验证明,熔融拉锥式单模光纤耦合器不但具有应力敏感性,而且随应变呈线性单调变化,同时也具有较好的温度稳定性和横向抗干扰性。     

光纤法-布应变传感器在桥梁状态监测中的应用

光纤法-布(F-P)应变传感器具有稳定性好、精度高、抗电磁干扰能力强等特点,在桥梁结构状态监测中得到日益广泛的应用.介绍了F-P应变传感器的基本原理、结构及系统,并将该系统实际应用于大桥结构状态监测中.测量结果表明:光纤F-P应变传感器的测量数据能够有效地反映桥梁结构混凝土内部受温度影响的应变变化,测量系统运行正常有效.     

基于SOA脉冲调制的BOTDR应变检测系统

电光调制器调制光脉冲时易受偏振态与偏压影响,造成调制脉冲平均功率与消光比不稳定,影响检测系统稳定性,实际中需通过复杂算法校正。本文提出半导体光放大器调制光脉冲的方法,通过改变注入泵浦电流调制光脉冲,采用相干探测结合微波频率扫描方法,获取不同频率点下自发布里渊散射信号,经洛伦兹拟合得到布里渊散射谱,实现光纤沿线布里渊频移解调,并搭建了基于半导体光放大器的BOTDR分布式应变检测系统。实验中选取2.943km光纤末端施加500με,频移测量误差在±0.5MHz范围内。研究表明可实现稳定应变检测。     

基于EnSight的数值仿真可视化系统设计与实现

为提高数值仿真后处理的效率,满足分布式仿真系统在数值仿真数据方面的可视化需求以及实现仿真试验过程的可视化,基于EnSight的二次开发开展数值仿真可视化系统设计.提出基于Qt开发框架的系统集成、基于Python的功能开发和基于Socket的通信接口开发,实现具有协同功能的数值仿真可视化系统.该系统采用模板化技术实现带场景的可视化和快速后处理功能.给出系统架构、组成、实现效果及应用案例.应用结果表明：该系统能够适应多仿真类型结果分析,实现动态仿真过程的协同可视化.     

基于光纤光谱仪的六价Cr在线监测仪设计

设计了一种基于光纤光谱仪六价Cr水质在线监测仪,详细阐述了监测仪光学检测模块、顺序注射模块与电气控制模块的硬件构成.实现了测量范围0~1 mg/L的在线监测仪,并根据环境行业标准对监测仪进行了性能实验.结果表明:在线监测仪线性度可达0.3%,重复性可达1%,示值误差小于3%,具有测量精度高、稳定性好的显著优点,完全满足六价Cr在线监测仪的相关要求.