分布式光纖傳感技術的特點與研究現狀
當脈沖光的頻率高于連續光的頻率時,脈沖光的能量向連續光轉移,這種傳感方式稱為布里淵增益型;當脈沖光的頻率低于連續光的頻率時,連續光的能量向脈沖光轉移,這種傳感方式稱為布里淵損耗型.當光纖上的溫度或應變為均勻分布時,布里淵增益傳感方式會引起脈沖光能量的急劇降低,從而難以實現長距離的檢測;布里淵損耗傳感方式則引起脈沖光能量的升高,從而能實現長距離的檢測.加拿大的鮑曉毅等人采用布里淵損耗的方式實現了長達51km的傳感長度,并在近期實現了0.5m的空間分辨力[11].德國的Garus也提出了一種基于頻率域分析法的新型分布式光纖傳感技術[12],它同樣利用布里淵頻移來實現溫度和應變的傳感,但在實現被測量的空間定位時沒有利用傳統的光時域反射法,而是利用了受激布里淵散射的頻譜特性。
2.4、利用傳輸模耦合的分布式傳感技術
該傳感器的一般形式是,光的入射與探測分別處于光纖的兩端.如果傳感光纖支持不同傳播速度的兩種傳輸模,那么在一定外界條件的作用下,光纖本征傳輸模的一部分能量就會耦合到另一傳輸模。因此在光纖另一端輸出的耦合模的強度就能反映出被測量的大小,兩傳輸模之間的延遲時間則反映出耦合點的位置。
Frank于1986年采用調頻載波法來測量一雙折射光纖上橫向應力的分布[13]。Katrotsios于1987年提出一種采用邁克爾遜干涉儀的相位測量方案[14]。
該傳感技術在理論上可得到極高的空間分辨力,但在實現上存在很大的困難.
3、分布式光纖傳感技術的應用與發展
由于分布式光纖傳感技術能夠實現大范圍測量場中分布信息的提取,因而它可解決目前測量領域的眾多難題,如:分布式溫度傳感器可用于大、中型變壓器、發電機組和油井的溫度分布測量,大型倉庫、油庫、高層建筑、礦井和隧道的火災防護及報警系統等領域;分布式應力傳感器可用于橋梁、堤壩等設施的安全檢測,航空、航天飛行器等大型設備老化程度的檢測,智能材料制備等領域。然而,為了實現快速、穩定、可靠及高精度的測量,仍需要進行多方面的研究。今后的研究重點也將主要放在以下幾個方面:
① 實現單根光纖上多個物理參數(溫度和應變)或化學參數的同時測量;
② 提高信號接收和處理系統的檢測能力,提高系統的空間分辨力和測量不確定度;
③ 提高測量系統的測量范圍,減少測量時間;
④ 新的傳感機理的研究.【MechNet】
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