分布式光纖傳感器的特點和應用

光纖傳感器的原理和應用領域

光纖傳感器的英文全稱是Fiber Optical Sensor,英文簡稱FOS。在現代社會的很多方面都有著廣泛的應用前景和發展前途,在一些相關的領域已經開發出各種光纖傳感器,常見有溫度、應變、壓力、液位、氣體、光纖陀螺等傳感器。光纖傳感器是利用光纖中傳輸的光波感測外部環境變化來實現監測。光纖傳感器的工作過程是當入射光源由光纖傳輸送至調制器,光參數因為外界被測參數改變而變化成為被調制的光信息,然后由光電檢測器件來檢測調制的光信號,經解調器后獲得外界參數。

光纖測溫

分布式光纖傳感技術

分布式光纖傳感器并作為一門迅猛崛起的高新傳感技術,光纖傳感器的理論發展和實踐應用也在不斷的深入當中。目前,對于堤壩形變、溫度監測的探索和研究正在深入當中,但這些研究常為點式的監測,并且各個傳感器之間的距離很大,有些地方定位不到等情況,因此,不能實現及時、有效的預警能力。工程結構安全監測或測試系統對于評估局部破裂或損傷,確保結構的完整性,有一些傳統的非破壞性的方法,如電磁法,聲發射法,穿透地面雷達系統,用插入參考電極的侵蝕監測等。這些傳統的診斷方法容易受到電磁干涉的影響,在靈敏度和重復性方面有缺陷。相比之下,由于光纖傳感器不受電磁干擾、抗潮濕、看侵蝕,在長期使用和重復性方面具有優勢,因此,光纖傳感器已經開始用于工程建筑的安全監測。

分布式光纖傳感技術可以根據想要監測的目標,采用直接測量方式或間接測量方式來對堤防進行監測:

①直接測量是將光纖直接布設于被監測物體內,光纖隨著被監測物的形變、溫度的變化,得到應變、溫度信息即為被監測物的應變情況及溫度分布。直接測量法可以有效的對堤壩的險情進行預警,但是不利于長期監測。

②間接測量是將光纖布設在一定支撐結構上或使用光纖傳感器探頭,被監測物的形變、溫度轉化為支撐結構或傳感器的相應參數變化量,再轉化為光纖的應變、溫度,通過檢測光纖上的應變、溫度間接得到被監測物的形變和溫度。間接測量法可以進行長期的監測,但是要設計專門的支撐結構,并且要求所用的支撐結構或傳感器的變化量與光纖的應變、溫度有很好的對應關系。

分布式光纖傳感器的應用

分布式光纖傳感器不僅具有光纖傳感器的相關優勢特點,而且還具有分布式、長距離監測等特點,該類傳感器目前主要用于監測溫度和應
變。具體的應用為以下四個方面:

①隧道、橋梁方面。由于傳統的傳感技術已經暴露出它們的劣勢,如抗干擾能力不強,難以實現現場非電、遠程分布式、大范圍監控等缺點。因此,光纖傳感技術成為這些大型工程安全監測的首選傳感器。

②油氣、管道方面。

輸送管道或儲藏罐的泄漏監測以及溫度監測及故障點的定位檢測。

③電力、電廠方面。

電纜電線表面溫度監控、定位,發電廠和變電站的火情監測和預警。

④水利土木工程方面。大壩、堤防、堤壩、邊坡的溫度、應變測試,大型建筑物的結構位移、應變監測及預警等。

 

光纖傳感器的優點

 

光纖傳感器具有靈敏度高,抗干擾,體積小,重量輕,動態范圍大,易于實現系統的遙測和控制等特點,可用于惡劣、高危環境的監測。
具體表現為:

①光纖傳感器的電絕緣性使得傳感探頭不會出現電路安全問題。由于光纖傳感器不吸收電磁輻射,所以輻射不會導致出現讀數混
亂現象。

②光纖傳感器具有集成化、尺寸小,大部分的光纖傳感器產生光信號由光纖傳導激勵光源,無需電源,即使在惡劣的環境下也不會產生電路等引起安全問題。

③光纖元件本身既是探測元件又是傳輸元件,能夠實現遙測功能,被測物體可以離傳感器有一定的距離,并且光纖傳感器測量范圍大,令人滿意的精度,標定的簡化等。光纖傳感器根據不同分類方式,可以分成不同的傳感器類型,并且各自也呈現出不同的特點。

 

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光纖聯系

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