分布式光纖傳感系統(tǒng)利用了光纖中的多種光學現(xiàn)象,如背向拉曼散射、布里淵散射或前向瑞利散射等,來對物理量進行測量。這些光學現(xiàn)象都可以將物理量轉(zhuǎn)化為光信號,但是它們在不同的情況下有各自的優(yōu)缺點。背向拉曼散射是一種非線性光學現(xiàn)象,它將光散射成兩個頻率不同的光束,其中一束光與入射光頻率相同,另一束光的頻率比入射光頻率低。這種散射現(xiàn)象可以用于測量溫度和壓力等物理量,因為它與光纖周圍環(huán)境的溫度和壓力有關。但是,背向拉曼散射的信號比較微弱,需要使用高靈敏度的檢測器才能檢測到,而且它的測量精度受到光纖材料和環(huán)境因素的影響比較大。石油管道靠它防泄漏超靈敏。江蘇布里淵分布式光纖傳感器
三、分布式光纖傳感技術的分類(一)分布式溫度傳感技術分布式溫度傳感技術主要基于拉曼散射原理,通過檢測拉曼散射光的強度比來測量光纖沿線的溫度分布。該技術具有測量范圍廣、精度高、響應速度快等優(yōu)點,廣泛應用于火災監(jiān)測、電力電纜溫度監(jiān)測、油氣管道溫度監(jiān)測等領域。(二)分布式應變傳感技術分布式應變傳感技術主要基于布里淵散射原理,通過檢測布里淵散射光的頻率變化來測量光纖沿線的應變分布。該技術具有測量精度高、空間分辨率高、抗電磁干擾等優(yōu)點,廣泛應用于結(jié)構健康監(jiān)測、地質(zhì)災害監(jiān)測、橋梁監(jiān)測等領域。(三)分布式振動傳感技術分布式振動傳感技術主要基于瑞利散射原理,通過檢測背向散射光的相位變化來測量光纖沿線的振動分布。該技術具有靈敏度高、響應速度快、可實現(xiàn)實時監(jiān)測等優(yōu)點,廣泛應用于周界安防、管道泄漏監(jiān)測等領域。四、分布式光纖傳感技術的特點(一)分布式測量分布式光纖傳感技術可以實現(xiàn)對光纖沿線物理量的分布式測量,無需多個傳感器的組合,極大減少了傳感器的數(shù)量和安裝成本。(二)高靈敏度分布式光纖傳感技術具有很高的靈敏度,可以檢測到微小的物理量變化。例如。 湖南電纜分布式光纖振動? 監(jiān)測海底光纜健康情況。
預防電纜過熱故障:電力電纜在運行過程中會因電流通過而發(fā)熱,若溫度過高可能導致絕緣老化、損壞,甚至引發(fā)火災等嚴重事故。分布式光纖可以沿電纜全線連續(xù)監(jiān)測溫度分布,實時掌握電纜的溫度狀態(tài)。例如,在城市地下電纜系統(tǒng)中,通過分布式光纖傳感器可以及時發(fā)現(xiàn)局部過熱區(qū)域,為運維人員提供準確的故障定位,以便采取相應的降溫措施或進行維修,避免潛在的安全風險。優(yōu)化電纜負載管理:通過對電纜溫度的實時監(jiān)測,可以了解電纜的負載能力。根據(jù)溫度數(shù)據(jù),合理調(diào)整電力傳輸?shù)呢撦d分配,避免電纜長時間在高負荷、高溫狀態(tài)下運行,從而延長電纜的使用壽命。例如,在夏季用電高峰期,通過分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)可以實時監(jiān)測電纜溫度變化,當溫度接近安全閾值時,及時調(diào)整供電方案,降低電纜負載,確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。
分布式光纖傳感技術在橋梁健康監(jiān)測領域有著至關重要的作用。橋梁作為重要的交通基礎設施,其結(jié)構安全直接關系到交通運輸?shù)陌踩c順暢。分布式光纖可以沿著橋梁的關鍵部位進行鋪設,如橋墩、橋面板、拉索等。它能夠?qū)崟r、連續(xù)地監(jiān)測橋梁在車輛荷載、風荷載、溫度變化等多種因素作用下的應變情況。通過對這些數(shù)據(jù)的分析,可以準確地判斷橋梁結(jié)構是否出現(xiàn)裂縫、變形等損傷。例如,在車輛通過橋梁時,分布式光纖可以感知到微小的振動和應變變化,及時反饋給監(jiān)測系統(tǒng)。而且,與傳統(tǒng)的監(jiān)測方法相比,分布式光纖具有分布式測量的優(yōu)勢,能夠覆蓋大面積的橋梁結(jié)構,不會遺漏任何潛在的問題區(qū)域。它可以長期穩(wěn)定地工作,為橋梁的全壽命周期健康監(jiān)測提供可靠的數(shù)據(jù)支持,保障橋梁在設計使用年限內(nèi)安全可靠地承載交通流量,減少因橋梁結(jié)構損壞而導致的安全事故和經(jīng)濟損失。 分布式光纖保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
自動化監(jiān)測和保護不僅可以減少人工成本,還可以提高效率和準確性。系統(tǒng)可以24小時不間斷地監(jiān)測光纖線路的狀態(tài)和性能,及時發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。此外,系統(tǒng)還可以根據(jù)預設的規(guī)則和參數(shù)自動調(diào)整和優(yōu)化監(jiān)測和保護的策略,從而更好地適應各種環(huán)境和條件??傊?,分布式光纖技術可以實現(xiàn)對光纖線路的自動化監(jiān)測和保護,減少人工干預和操作,降低監(jiān)測和保護的成本。隨著這種技術的進一步發(fā)展和應用,我們可以期待其在未來實現(xiàn)更高效、準確和可靠的光纖通信監(jiān)測和保護。追蹤油氣管道是否泄漏。DTS分布式光纖振動傳感
? 探測鐵路軌道細微變動。江蘇布里淵分布式光纖傳感器
分布式光纖,猶如一位沉默而敏銳的觀察者,在不同的場景中展現(xiàn)出非凡的價值。在建筑領域,分布式光纖為大型建筑物的結(jié)構健康監(jiān)測提供了可靠的解決方案。它能夠?qū)崟r感知建筑物在不同荷載作用下的應變情況,及時發(fā)現(xiàn)潛在的裂縫、變形等問題。這不僅有助于延長建筑物的使用壽命,還能在緊急情況下為人員疏散提供重要的依據(jù)。在水利工程中,分布式光纖成為大壩、堤防等水利設施的守護者。它可以精確監(jiān)測水位變化、滲流情況以及結(jié)構的穩(wěn)定性,為水利工程的安全運行提供有力保障。在洪水等自然災害面前,分布式光纖能夠迅速反饋信息,幫助相關部門及時采取應對措施,減少災害損失。分布式光纖的精度和可靠性使其在科研領域也大放異彩。在地球物理學研究中,它可以用于監(jiān)測地殼運動、地震活動等,為科學家們提供寶貴的數(shù)據(jù)。在材料科學領域,分布式光纖可以對新型材料的性能進行實時監(jiān)測和評估,推動材料科學的創(chuàng)新發(fā)展。此外,分布式光纖還具有良好的可擴展性和兼容性。它可以與其他傳感器、監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合,形成更加完善的智能監(jiān)測網(wǎng)絡。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術的不斷發(fā)展,分布式光纖將與這些技術深度融合,為我們帶來更加智能化、高效化的監(jiān)測解決方案。總之。 江蘇布里淵分布式光纖傳感器