分布式光纤传感器技术精品PPT课件

具体的安装工艺： 1. 设计制作光纤应变传感器不锈钢压板
2. 在钢梁上采用螺柱焊接方法按照不锈钢压板螺栓孔的位置焊接6个螺柱
3. 采用粘接剂将光纤应变传感器粘贴在钢结构
4. 将压板安装在螺柱上,在钢梁与压板之间涂抹密封胶,螺母与螺柱间涂抹防松
胶,在螺柱上套上标准螺母,拧紧螺母即可将传感器和压板牢固的压紧在钢梁
四、应用前景展望
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超远距离管道监测方案
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1.1 何为分布调制？
分布调制，就是沿光纤传输路径上的外 界信号以一定的方式对光纤中的光波进行 不断调制（传感），在光纤中形成调制信 息谱带，并通过独特的检测技术，解调调 制信号谱带，从而获得外界场信号的大小 及空间分布
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当光纤入射光波的波长λ满足布喇格衍射 条件时，则该波长的光波将沿来路发生反射, 该反射光就是布喇格反射光
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应变测量原理
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温度测量原理
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FBG光纤传感系统组成
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光纤中发生的散射光谱
布里渊散射原因
布里渊散射光是由于入射的单频光与介质中产 生的声波发生相互作用, 介质固有频率使光的频率 产生漂移时而产生的
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BOTDR 分布式测量原理图
布里渊频移νB
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布里渊散射光频率漂移与应变量的关系
为提高大型桥梁等重要土木工程结构工 作的可靠性，以及对维修与报废提供科学 的依据，提出了结构在线健康监测技术。
其中，光纤传感器以其体积小、重量轻、 灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等众多优 势，在结构健康监测系统中受到高度关注。
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光纤应变传感器在山东滨州黄河公路大桥中的应用
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1.3 布里渊光时域反射测量（BOTDR）
在光纤中传播的光波,大部分是前向传播的,但由于光纤 的非结晶材料在微观空间存在不均匀结构,有一小部分光会发 生散射。光纤中的散射过程主要有3种:瑞利散射、拉曼散射 和布里渊散射。
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1.2 分布式光纤传感技术
指分布在同一根传输光纤上的多个传 感单元只通过一个通道实现对其测试信号 的采集, 能够实现对待测物理量的分布(准 分布式) 场值的测量。
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优点
1、集传感于传输于一体 2、可实现远距离测量与监控 3、体积小、重量轻、便于敷设、抗电磁干扰、
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光纤光栅应变传感器及其在桥梁、斜拉索中的布设位置
应变测量，采用光纤光栅应变传感器, 其测试精度为±2με, 耐久性好、绝对测量、 分布式测量, 光纤光栅应变传感器及其测试点如图所示。
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光纤应变传感器结构示意图
传感器的安装： 光纤应变传感器由光纤传感头、不锈钢板和光纤传输线三部分组成如图所 示， 安装时采用一块压板将光纤应变传感器牢固压紧在钢梁上的方法。
数据采集工控机
数据采集系统及其总线方案
电信号直接采用数据采集卡采集, 然后存入桥梁中控室内的工控机内
光信号采用光纤光栅解调仪进行采集
数据采集软件采用LabVIEW 编写
10.系10.统202采0 用PCI 总线技术
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输油管道泄漏探测
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贡献者：陆国强 魏巍 孙祯琨
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内容摘要
介绍分布式光纤技术原理、特点,当前 应用状况，及其后续发展展望
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目录
一、分布式光纤原理、特点
二、结构监测:大型结构的应力应变和温度监测
三、渗漏探测: 液体或天然气管道, 工业处理, 大 坝, 罐体
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FBG传感器的优点：
可以实现应力与温度的准分布式测量
也就是将具有不同栅距Λ的布喇格光栅间隔地制 作在同一根光纤上,就可以用同一根光纤复用多个FB G 传感器,实现对待测结构定点的分布式的测量。由 于该复用系统中每一个FBG 传感器的位置与λB 都是 确定的。
分别对它们的波长移动量Δλ进行检测,就可以 准确地对各FBG 传感器所在处的扰动信息进行监测
BOTDR 的基本原理是利用光纤中自然布里渊散射光的 频移变化量与光纤所受应变之间的线性关系得到光纤的轴向 应变
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BOTDR测量系统组成
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桥梁健康检测
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近年来，我国桥梁结构多次出现重大事 故，造成了很大的经济损失与不良社会影 响。
防雷击、防水、防潮、耐高温、抗腐蚀 4、可以获取整个光纤区域的分布图
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两种代表性的技术
1、FBG(Fiber Bragg Gating)传感技术 2、BOTDR(Brillouin Optical Time Domain Reflec
to metry 布里渊光时域反射计)传感技术
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5. 在安装光纤应变传感器的位置外加保护装置,安装和固定传感器防护罩,并在
加速度传感器
模拟电压信号
数据采集工控机
光纤光栅温度传感 器
光纤光栅应变传感 器
数字信号
光纤光栅解 调仪
交 无线传输系统 换 机
服 务 器
风速仪 GPS系统
数字信号经RS-485总 线或无线传输设备
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1. 2 FBG传感技术基本原理
光栅：一种波长分选与光谱分离的设备
光纤光栅分布在光纤体内,可由紫外光 对光纤侧面进行曝光,使纤芯的折射率沿轴 向呈现出周期性
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图1 FBG分布式测量原理图
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