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标题: 光纤传感，“感知中国”的主要支撑技术之一 [打印本页]

作者: rowentech 时间: 2011-7-13 13:16
标题: 光纤传感，“感知中国”的主要支撑技术之一
随着“物联网”的深入，光纤传感大放异彩，取得了长足的发展和广泛应用。光纤传感是一个统称，意指利用光纤来实现物理量（例如温度、应变、压力、电流、电压等）的感知，目前，光纤传感技术大体包括：光纤荧光式、光纤光栅式、光纤拉曼散射式、光纤布里渊散射式、光纤法布里-珀罗干涉式、光纤马赫-泽德干涉式等，它们的区别主要在于将物理量转化为光物理表达式中的哪个参量，是光谱、中心波长、光强还是相位？
光纤拉曼散射式，主要实现分布式温度测量，也就是DTS（Distributed Temperature Sensing），是一种将拉曼散射与光时域反射结合的技术，后端解调仪发出激光脉冲，光脉冲在光纤中行进，与光纤分子发生散射，其中后向拉曼散射中的斯托克斯和反斯托克斯光强大小与温度有关，因而获取两种成分光的光强数据，便可反推温度。DTS目前已广泛应用在火灾消防，例如隧道、电缆等，另外，在温度的基础上，加入建模和识别，可实现管道泄露监测。“温度示踪法”来判断大坝渗流，但是当前模型还处于建立阶段，对于渗流的判断还需要不断的建立和修正。
光纤布里渊散射式，相对于拉曼散射而言，除可获取分布式温度信息外，还可获取分布式应变信息，是一种温度和应变信息可同时获取的监测方式。对于期图建立布里渊传感系统的用户来讲，有几点必须要考虑：在光缆敷设过程中如何保证光缆的无应变？如何补偿温度对应变的影响？因此，布里渊系统的真正实用还需要待上述问题的解决。
光纤法布里-珀罗干涉式，通常用来测量压力，因为F-P腔的变化非常精细，可以实现高精度的压力测量。目前，该技术已有成型产品，面向的市场主要是油气开采过程，它确保了在生产过程中动态获取井底的生产压力数据，为后续的生产优化提供指导，这也是当前智能完井的关键技术，非常适宜当前的深度采油的过程监控！
光纤马赫尔-泽德（M-Z）干涉式，主要是实现振动监测，可实现周界安防，装置在政府机关、机场、边境等周围，并可埋设在管道附近，实现管道的第三方破坏，类似打孔盗油、挖掘机破坏等，但是该技术的推广应用的前提是其定位精度还有待提高。
电子式互感器（光纤式电流/电压互感器）是数字化变电站的重要组成部分，目前已有成功的挂网案例。
光纤光栅，全称光纤布拉格光栅（FBG，Fiber Bragg Grating），是一种无源光器件，该器件通过紫外激光照射相位掩膜板物理写入在纤芯内部，该器件的作用是反射回特定光谱的窄带光，因此，作为滤波器广泛应用在光通讯领域，而反射回的窄带光的中心波长值随着外界的温度、应变等影响，中心波长数值发生改变，因此，作为敏感元件被广泛应用在光传感领域，并现已成为推广程度最广的光纤传感技术。
光纤光栅传感技术具有光纤传感技术的一切优势，并且还具备：1）可实现多种物理量的测量，包括温度、应变、压力、位移、荷载、加速度、倾角等，这是其它几种传感技术所不能比拟的；2）多种物理参量可采用同一解调仪进行解调，这是电子式传感器所不能比拟的；3）虽然是点式传感器，但是通过波分复用可以实现准分布式测量，而且，传感网络的布设非常灵活；4）技术最成熟，应用最广，因而，成本也在客户可接收的程度之内。基于上述几点，目前光纤光栅已广泛活跃在隧道火灾消防、桥梁健康监测、电力热点设备健康监测、储备库区火灾预防、水听器阵列等。
光纤光栅（FBG）是封装光纤光栅传感器的主要元器件，光栅边迹一般为切趾，目前光纤光栅（参考：北京融文科技有限公司 010-52936670）的技术指标一般包括：
1. 中心波长：与解调设备的光源相匹配，一般有C波段（1525nm~1565nm）、C+L波
段（1510nm~1590nm）
2. 波长精度：是表征波长准确性的参数
3. 反射率：有低反射FBG、高反射FBG，一般可在5%~99%
4. 栅区长度：传感光栅长度一般在10~15mm
5. 二次涂覆：为提高光纤光栅在恶劣环境下的使用可靠性，可对栅区进行二次涂覆
另外，还有啁啾光纤光栅、长周期光纤光栅、光纤光栅串、高温光纤光栅、高边模光纤
光栅、大3dB光纤光栅等。
在光纤光栅传感器中，温度传感器是最基本，也是最简单的，应变次之，其余，类似位移、压力、荷载、加速度、倾角等都是在应变的基础上衍伸出来的。

作者: 漂流四方 时间: 2011-7-18 11:19
原来光纤的用途太广泛了，要好好学习一下光纤的

作者: transfercai 时间: 2011-10-10 09:35
最近正在搞这个，很有帮助

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