浅析分布式光纤传感技术的应用
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随着社会经济 的不断发展 ，现代通信技术大大的提高 了现代人 的生
二、分布式光纤传感技术在海底检测领域 的应用
海底管道由于具有连续 、快捷 、输送量大 、 受气候影响小等优点而
活品质 ， 但还需要更多 、 更好 的公共服务来进一步提高人们 的生活质量 。 在 目前流行的无源光 网络 （ Ｐ Ｏ Ｎ）中融入 分布式光纤传感技术的网络架 构 ，以实现 同时具有通信功能和传感功能的新光纤接人综合业务增值网 络， 使Ｐ Ｏ Ｎ成为能提供故障定位及安防监测功能的业务综合 网， 对提高
良 好 的耐久性、 抗 电磁干扰能力，特别是能够全面获取结构的参数信息 ，
当今社会 中，信息容量和交换频率 的需求带来 了通信技术的蓬勃发
展， 基 于数据 、图像 、宽带等信息的需求量逐步增加 ，分布式光纤传感
技术就得 到了广泛 的应用。它不仅 可以用于温度 、应力、振 动等多个参 数 的高灵敏度测量，并在安防监测 （ 如火警 、匪警等 ） 、石油、化工、冶
金 、电力 、煤矿、建筑 、交通 、地质等领域 的应用也越来越广泛。
一
、
分布式光纤传感技术在温度监控领域 的应用
采用分布式光纤测温技术 ， 基于热传导方程和边界条件的基础上， 采 用有限元法对 电缆温度场进行 分析， 对 电缆温度进行实时监控，得到 电缆 表面各点的实时温度进行计算得 出导体温度 ， 从 而建立相应 的负荷温度 曲线图 ，实现对 电缆运行 温度的监控。
不会造成漏检，适合长期实时监测土木工程结构 。
四、分 布式光纤传 感技术在周界监控领域 的应用
当今 ，为国民经济单位 自身安防体 系能否实时监控预警提出了更 高 要求和更大考验 ， 这其 中，周界防护作为第一道防线，其是否有效决定
了能否最大 限度地降低不安全系数 。 新时期 的周界安 防系统要能够对各种入侵事件及时识别响应 ， 且须 具有长距离监控 、高精度定位功能、低能源依赖性 、高抗电磁 干扰等特 性 ，这就出现 了全光纤周界监控预警系统。该系统是激光 、 光纤传感和
感技术 。
土木工程结构状态的无损检测 主要有局部检测方法和整体检测方法 两种。无论是局部监测还是整体检测 ，都需要准确 、全面的测量结构的
圈１ － １光 纤 恃 愚 器 的 应 用 原 理
参数信息 。传统型点式传感 器件组成的监测系统容易漏测 ， 获取 的结构 参数 信息有 限，不足以反应结构 的实际状态。而分布式光纤传感器具有
电电缆 中产生温升 、测量电缆槽和高架输 电线温度的实时热监视 。为了
的器件， 通过对直接触及光纤（ 绷或通过承载物， 如覆土、 铁丝网、管
道等 ，传递给光纤（ 的各种扰动 ， 进行持续和实时的监控。采集扰动数
据，经过后端分析处理和智能识别 ，判断出不 同的外部 干扰类型 ，以及 可能威胁周界建筑 物的机械施工等 ，实现 系统预警或实 时告警 ，从而达 到对侵 入 设 防区域周界的威胁行为进行预警监测的 目的。
人民的生活 品质 ，具有极其重要 的现实意义。现在该技术还处在研究探 索阶段 ，相信凭借其颇高的实用价值 ， 在不久的将来会得到广泛运用 。
成为海上油气集输的主要形式 。海底管道运行于海底 ，工作条件较陆地 管道更加恶劣 ，管内油气腐蚀 ，管外波流作用 、海床运动 、外物撞击等 都增加了其运行 的风险 ， 历史上 曾多次发生海底管道破坏事故。海底 管 道一旦发生事故 ，管道停输和管道修复将带来 巨大 的经济损失 ，而且 原
光通信等高科技技术构建的安全报警系统 ，是一种对威胁公众安全的突 发事件进行监控和警报的现代 防御体系 ，它是基于分布式光纤传感技术 应用 于周界监控防护 的新系统 。 它利用单根光纤 缆 胙 为传感传输二合
一
分布式光纤测温技术的另一个特别关注的领域是 电力工业 ，其间通 过导体温度监视 给电厂设备的安全可靠运行提供信息 。针对电力 系统的 温度监 视机会 为 ： 等相线母线监视、开关设备和变压器 、故障情况 下馈
浅析分布式光纤传感技术的应用
高利军
中捷通信有 限公 司 广东
广州
５ １ ０ ０ ５ ５
【 摘 要】 本文介 绍了光纤传感 的基本原 理，提 出了分布式光纤传感技术在 不同领域 的应 用现状和应用特性 。将分布式光纤传感技 术融合到不 同领 域中，以 同时实现光纤的通信功能扣传感功能 ，对提 高人 民的生活 品质 ，具有极其重要 的现 实意义。 【 关键 词】分布式 光纤 传感 应用 中图分类号：Ｔ Ｎ９ ２ ９ ． １ １文献标识码 ：Ｂ 文章编号：１ ０ ０ ９ － ４ Ｏ ６ ７ （ ２ Ｏ ｌ ３ ） １ ３ ． ７ ３ ． Ｏ １
在实际的光传输过程 中 ， 光纤易受外界环境 因素影 响，如温度 、压 系统具有无干扰 、无辐射施工简单 、安全 陛高等特点 ，可为海底 电缆的 温度 、应变检测和安全运行提供科学依据 ， 从而有效地避免海底电缆安
全事故的发生。
力 、电磁场等外界条件 的变化 ，将引起光纤光波参数如光强 、相位、频 率、偏振 、波长等的变化。因此 ， 人们发现如果能测出光波参数的变化， 一个
高分辨率 的分布式光纤温度传感器系统 的得到开发。它采用从光纤包层
通过瑞利背离散光的方法原理 ， 其关键 的优点是由于这种传感技术 的非
金属特性， 单根光纤可被用于沿着它的电气设施在多点上获得测量值 。
五、分布 式光 纤传 感技 术在 光网络领域 的应用
就可以知道 导致光波参数变化的各种物理量 的大小 ，于是产生 了光纤传
三、分布式光纤传感技术在土木工程检 测领域 的应用
重大土木工程和基础设施的服役时间长 ，使用环境恶劣 。在使用过 程 中，由于环境 荷载的作用 、疲劳效应 、腐蚀和材料 老化等不利因素的
影响 ，结构将不 可避免地产生损伤积累和抗力衰减 ， 从而导致灾难性 突 发事故的发生。这些事故直接关系国计 民生的领域 ， 事故造成的人员伤 亡 、经济损失和社会影响都非常巨大。针对重大工程和基础设施的健康 监测和诊 断是一个贯穿整个工程生命周期 的技术 ， 从工程施工、运营管 理一直到拆除都需要进行监测。
二、分布式光纤传感技术在海底检测领域 的应用
海底管道由于具有连续 、快捷 、输送量大 、 受气候影响小等优点而
活品质 ， 但还需要更多 、 更好 的公共服务来进一步提高人们 的生活质量 。 在 目前流行的无源光 网络 （ Ｐ Ｏ Ｎ）中融入 分布式光纤传感技术的网络架 构 ，以实现 同时具有通信功能和传感功能的新光纤接人综合业务增值网 络， 使Ｐ Ｏ Ｎ成为能提供故障定位及安防监测功能的业务综合 网， 对提高
良 好 的耐久性、 抗 电磁干扰能力，特别是能够全面获取结构的参数信息 ，
当今社会 中，信息容量和交换频率 的需求带来 了通信技术的蓬勃发
展， 基 于数据 、图像 、宽带等信息的需求量逐步增加 ，分布式光纤传感
技术就得 到了广泛 的应用。它不仅 可以用于温度 、应力、振 动等多个参 数 的高灵敏度测量，并在安防监测 （ 如火警 、匪警等 ） 、石油、化工、冶
金 、电力 、煤矿、建筑 、交通 、地质等领域 的应用也越来越广泛。
一
、
分布式光纤传感技术在温度监控领域 的应用
采用分布式光纤测温技术 ， 基于热传导方程和边界条件的基础上， 采 用有限元法对 电缆温度场进行 分析， 对 电缆温度进行实时监控，得到 电缆 表面各点的实时温度进行计算得 出导体温度 ， 从 而建立相应 的负荷温度 曲线图 ，实现对 电缆运行 温度的监控。
不会造成漏检，适合长期实时监测土木工程结构 。
四、分 布式光纤传 感技术在周界监控领域 的应用
当今 ，为国民经济单位 自身安防体 系能否实时监控预警提出了更 高 要求和更大考验 ， 这其 中，周界防护作为第一道防线，其是否有效决定
了能否最大 限度地降低不安全系数 。 新时期 的周界安 防系统要能够对各种入侵事件及时识别响应 ， 且须 具有长距离监控 、高精度定位功能、低能源依赖性 、高抗电磁 干扰等特 性 ，这就出现 了全光纤周界监控预警系统。该系统是激光 、 光纤传感和
感技术 。
土木工程结构状态的无损检测 主要有局部检测方法和整体检测方法 两种。无论是局部监测还是整体检测 ，都需要准确 、全面的测量结构的
圈１ － １光 纤 恃 愚 器 的 应 用 原 理
参数信息 。传统型点式传感 器件组成的监测系统容易漏测 ， 获取 的结构 参数 信息有 限，不足以反应结构 的实际状态。而分布式光纤传感器具有
电电缆 中产生温升 、测量电缆槽和高架输 电线温度的实时热监视 。为了
的器件， 通过对直接触及光纤（ 绷或通过承载物， 如覆土、 铁丝网、管
道等 ，传递给光纤（ 的各种扰动 ， 进行持续和实时的监控。采集扰动数
据，经过后端分析处理和智能识别 ，判断出不 同的外部 干扰类型 ，以及 可能威胁周界建筑 物的机械施工等 ，实现 系统预警或实 时告警 ，从而达 到对侵 入 设 防区域周界的威胁行为进行预警监测的 目的。
人民的生活 品质 ，具有极其重要 的现实意义。现在该技术还处在研究探 索阶段 ，相信凭借其颇高的实用价值 ， 在不久的将来会得到广泛运用 。
成为海上油气集输的主要形式 。海底管道运行于海底 ，工作条件较陆地 管道更加恶劣 ，管内油气腐蚀 ，管外波流作用 、海床运动 、外物撞击等 都增加了其运行 的风险 ， 历史上 曾多次发生海底管道破坏事故。海底 管 道一旦发生事故 ，管道停输和管道修复将带来 巨大 的经济损失 ，而且 原
光通信等高科技技术构建的安全报警系统 ，是一种对威胁公众安全的突 发事件进行监控和警报的现代 防御体系 ，它是基于分布式光纤传感技术 应用 于周界监控防护 的新系统 。 它利用单根光纤 缆 胙 为传感传输二合
一
分布式光纤测温技术的另一个特别关注的领域是 电力工业 ，其间通 过导体温度监视 给电厂设备的安全可靠运行提供信息 。针对电力 系统的 温度监 视机会 为 ： 等相线母线监视、开关设备和变压器 、故障情况 下馈
浅析分布式光纤传感技术的应用
高利军
中捷通信有 限公 司 广东
广州
５ １ ０ ０ ５ ５
【 摘 要】 本文介 绍了光纤传感 的基本原 理，提 出了分布式光纤传感技术在 不同领域 的应 用现状和应用特性 。将分布式光纤传感技 术融合到不 同领 域中，以 同时实现光纤的通信功能扣传感功能 ，对提 高人 民的生活 品质 ，具有极其重要 的现 实意义。 【 关键 词】分布式 光纤 传感 应用 中图分类号：Ｔ Ｎ９ ２ ９ ． １ １文献标识码 ：Ｂ 文章编号：１ ０ ０ ９ － ４ Ｏ ６ ７ （ ２ Ｏ ｌ ３ ） １ ３ ． ７ ３ ． Ｏ １
在实际的光传输过程 中 ， 光纤易受外界环境 因素影 响，如温度 、压 系统具有无干扰 、无辐射施工简单 、安全 陛高等特点 ，可为海底 电缆的 温度 、应变检测和安全运行提供科学依据 ， 从而有效地避免海底电缆安
全事故的发生。
力 、电磁场等外界条件 的变化 ，将引起光纤光波参数如光强 、相位、频 率、偏振 、波长等的变化。因此 ， 人们发现如果能测出光波参数的变化， 一个
高分辨率 的分布式光纤温度传感器系统 的得到开发。它采用从光纤包层
通过瑞利背离散光的方法原理 ， 其关键 的优点是由于这种传感技术 的非
金属特性， 单根光纤可被用于沿着它的电气设施在多点上获得测量值 。
五、分布 式光 纤传 感技 术在 光网络领域 的应用
就可以知道 导致光波参数变化的各种物理量 的大小 ，于是产生 了光纤传
三、分布式光纤传感技术在土木工程检 测领域 的应用
重大土木工程和基础设施的服役时间长 ，使用环境恶劣 。在使用过 程 中，由于环境 荷载的作用 、疲劳效应 、腐蚀和材料 老化等不利因素的
影响 ，结构将不 可避免地产生损伤积累和抗力衰减 ， 从而导致灾难性 突 发事故的发生。这些事故直接关系国计 民生的领域 ， 事故造成的人员伤 亡 、经济损失和社会影响都非常巨大。针对重大工程和基础设施的健康 监测和诊 断是一个贯穿整个工程生命周期 的技术 ， 从工程施工、运营管 理一直到拆除都需要进行监测。