分布式光纤光栅传感的研究与发展.pdf

软件导刊 N0．6 第ll卷第6期 V01．1l 2012年6月 S0ftwareGuidc Jun．2012 分布式光纤光栅传感的研究与发展 彭 蓓，孟丽君 (武汉理工大学机电学院，湖北武汉430070) 摘 要：分布式传感是光纤光栅传感技术得以推广的优点之一，它利用光纤布拉格光栅中心反射波长值的不同来识 别网络中各点的变化状况，不仅实现了大范围测量场内分布信息的提取，还解决了目前测量领域的许多难题。简单 介绍了布式光纤光栅传感的分类及其解调技术和复用技术，深入研究了分布式光纤光栅传感系统中传感器的布置方 式和故障定位方法，并介绍了分布式光纤光栅传感的应用和发展现状。 关键词：分布式光纤光栅；传感器布置；故障定位 中图分类号：TP301 文献标识码：A 文章编号：1672—7800(2012)006一0006—03 它消除了其存在的传感“盲区”，不再受传统的单点测量的 1分布式光纤光栅传感 限制，在真正意义上实现了分布式光纤传感。其基本原理 如图1所示。 分布式传感是光纤光栅传感技术得以推广的原因之 一，它利用光纤布拉格光栅中心反射波长值的不同来识别 网络中各点的变化状况，不仅实现了大范围测量场内分布 信息的提取，还解决了目前测量领域的许多难题。成为国 内外的研究热点之一。与其它形式的传感器相比。分布式 圈l 完全分布式光纤传感器的原理 光纤光栅传感器具有以下不可替代的突出优点：①抗腐 (2)准分布式光纤传感器。准分布式光纤传感器是使 蚀、抗电磁干扰，并能在恶劣的化学环境下工作；②传感头 用传感网络系统进行测量的，其光纤不作为传感元件，只 尺寸小(标准裸光纤为125um)、结构简单且质轻，因此具 作为传输元件，其敏感元件为多个点式的传感器，它们采 有良好的可掩埋性；③耐温性能好(T作温度可达400～ 用串联或各种网络结构形式连接起来，利用波分复用、时 600℃)；④可形成各种光纤光栅传感网络，不仅可实现大分复用或频分复用等技术形成分布式网络系统，进而可以 面积的多点测量，还可实现较强能力的复用；⑤可对多项 较精确地分时或同时得到被测量信息的空间分布，也可同 参数进行同时测量；⑥潜在的低成本；⑦传输距离远(长达 时得到某一点或某些空间点上不同被测量的分布信息。但 几公里)；⑧测量结果具有很好的重复性。 它只能得到某些离散空间位置上的传感信息，仍存在一定 1．1 分布式光纤光栅传感的分类 的传感“盲区”。其基本原理如图2所示。 分布式光纤传感器可分为完全分布式光纤传感器和 准分布式光纤传感器二种。完全分布式光纤传感器是利 用一根光纤实现对整个测量场的测量，并同时获得被测量 随空问和时间变化的分布信息．其光纤不仅能传输信号， 嚣 还是敏感元件；而准分布式光纤传感器是将多个点式传感 一童 器组合起来从而实现测量场的分布式测量，其光纤仅能传 围2准分布式光纤传藤器的原理 输信号，不作为敏感元件。 1．2分布式光纤光栅传感技术 (1)完全分布式光纤传感器。完全分布式光纤传感器 FBG光纤布拉格光栅)传感系统的主要性能指标有： 是只使用一根光纤作为敏感元件，其