光纤技术的应用.docVIP

分布式光纤光栅传感技术分布式光纤传感技术是近年发展较快的新型传感技术，它利用一条光纤作为传感和传导介质，实现大范围物理量的测量分布信息的提取，因而它可解决目前测量领域的众多难题光纤传感器通过改变波长、相位、强度等特性，来实现对外界物理量的传感同时光纤又是一种很好的通信媒介，因此可以很好的同光纤传感网络系统融合。Abstract：The distributed optical fiber sensing technology was the recent years develops the quick new sensing technology, it used an optical fiber to take the sensing and the transmission medium, realized the wide range physical quantity survey and the distribution information extraction, thus it might solve the present survey domain numerous difficult problems. The optical fiber sensor through characteristics and so on change wave length, phase, intensity, realizes to the outside physical quantity sensing, simultaneously the optical fiber is also one kind of very good correspondence medium, therefore may the very good same optical fiber sensing network system fusion. Keywords：distributed; fiber grating; sensing 分布式光纤传感技术是在70年代末提出的，它是随着现在光纤工程中仍应用十分广泛的光时域反射（OTDR）技术的出现而发展起来的在这十几年里，产生了一系列分布式光纤传感机理和测量系统，并在多个领域得以逐步应用目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一1　分布式光纤传感技术的特点 　分布式光纤传感技术具有同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量分布信息的能力，其基本特征为[1]： ①　分布式光纤传感系统中的传感元件仅为光纤； ②　一次测量就可以获取整个光纤区域内被测量的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被测量的二维和三维分布情况； ③　系统的空间分辨力一般在米的量级，因而对被测量在更窄范围的变化一般只能观测其平均值； ④　系统的测量精度与空间分辨力一般存在相互制约关系； ⑤　检测信号一般较微弱，因而要求信号处理系统具有较高的信噪比； ⑥　由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描、相位的跟踪等处理，因而实现一次完整的测量需较长的时间． 2　分布式光纤传感技术研究现状 分布式光纤传感技术一经出现，就得到了广泛的关注和深入的研究，并且在短短的十几年里得到了飞速的发展依据信号的性质，该类传感技术可分为类：①利用后向瑞利散射的传感技术；②利用喇曼效应的传感技术；③利用布里渊效应的传感技术-OTDR 瑞利散射 距离30km、空间分辨率1~30m 较低 防入侵 好 ROTDR、ROFDR 喇曼散射 距离10km、空间分辨率1m、温度精度1℃ 中 防火 中 频移型BOTDR、BOTDA 布里源散射 距离10~100km、空间分辨率1~30m、温度精度1~5℃ 高 防火、防入侵 较好 光强型BOTDR 布里源散射 距离10~100km、空间分辨率1~30m、温度精度1~5℃ 较低 防火、防入侵 较好 2.1 利用后向瑞利散射的分布式光纤传感技术 瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞所引起的，散射光的频率与入射光的频率相同在利用后向瑞利散射的光纤传感技术中，一般采用光时域反射（OTDR）结构来实现被测量的空间定位，典型传感器的结构如图1所示依据瑞利散射光在光纤中受到的调制作用，该传感技术可分为强度调制型和偏振态调制型 图1　后向散射型分布式光纤传感器基本系统框图 强度调制型 当一束脉冲光在光纤中传播时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生瑞利散射如果外界物理量的变化能够引起光纤的吸收、损耗特性或瑞利散射系数的变化，那么通过检测后向散射光信号的强度就能够获得外界物理量的大小目前基于对后向瑞利散射光进行强度调制的传感器有利用微弯损耗构成的分布式光纤力传感器、利用光纤材料在放射线