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光纤传感,“感知中国”的主要支撑技术之一 ...
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[原创]
光纤传感,“感知中国”的主要支撑技术之一
火...
7.3k
2
rowentech
Lv.2
发表于
2011-7-13 13:16:09
|
北京
|
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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。
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漂流四方
Lv.10
发表于
2011-7-18 11:19:56
|
陕西
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原来光纤的用途太广泛了,要好好学习一下光纤的
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transfercai
Lv.5
发表于
2011-10-10 09:35:08
|
安徽
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最近正在搞这个,很有帮助
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rowentech
Lv.2
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光纤传感,“感知中国”的主要支撑技术之一
2011-07-13
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