原理, 应用, 分布式光纤传感器的优势-INNO

其原理及应用领域 光纤传感器

fiber optical sensor 的英文全称是 Fiber Optical Sensor, 缩写为 FOS. 在现代社会的许多方面, 具有广阔的应用前景和发展前景. 在一些相关领域, 已经开发了各种光纤传感器, 包括温度, 应变, 压力, 液位, 气, 光纤陀螺仪, 和其他传感器. 光纤传感器利用光纤中传输的光波来感应外部环境的变化以进行监测. 光纤传感器的工作过程是当入射光源从光纤传输到调制器, 光学参数会因外部测量参数的变化而变化, 成为调制的光学信息. 然后, 调制后的光信号由光电检测装置检测, 解调后得到外参.

分布式光纤传感技术

作为一种迅速崛起的高科技传感技术, 分布式光纤传感器的理论发展和实际应用也在不断深化. 现在, 大坝变形和温度监测的勘探和研究正在深化, 但这些研究通常是基于点的监测, 并且各种传感器之间的距离很大, 有些地方找不到, 因此无法实现及时有效的预警能力. 在工程结构安全监测或测试系统中，有一些传统的无损方法可用于评估局部破裂或损坏并确保结构完整性, 如电磁法, 声发射方式, 探地雷达系统, 以及使用插入的参比电极进行侵蚀监测. 这些传统的诊断方法容易受到电磁干扰，并且在灵敏度和可重复性方面存在局限性. 相反, 光纤传感器具有长期使用和可重复性的优势，因为它们具有抗电磁干扰性, 湿气, 和侵蚀. 因此, 光纤传感器已用于工程建筑的安全监测.

分布式光纤传感技术可以使用直接或间接的测量方法，根据所需的目标来监测路堤:

（1）直接测量是将光纤直接放置在被监控对象内部. 随着被监控对象的变形和温度变化, 光纤获取应变和温度信息, 即被监控对象的应变情况和温度分布. 直接测量方法可以有效地提供坝体风险预警, 但不利于长期监测.

（2）间接测量是将光纤放置在一定的支撑结构上或使用光纤传感器探头，将被监测物体的变形和温度转化为支撑结构或传感器的相应参数变化的过程, 然后将它们转换为光纤的应变和温度. 通过检测光纤上的应变和温度, 间接获得被监控对象的变形和温度. 间接测量方法可用于长期监测, but it requires the design of specialized support structures and requires that the changes in the support structures or sensors used correspond well with the strain and temperature of the optical fiber.

的应用 Distributed Fiber Optic Sensors

Distributed fiber optic sensors not only have the advantages of fiber optic sensors, but also have the characteristics of distributed and long-distance monitoring. 现在, these types of sensors are mainly used for monitoring temperature and stress
Change. The specific applications include the following four aspects:

① In terms of tunnels and bridges. Due to the shortcomings of traditional sensing technologies, such as weak anti-interference ability, difficulty in achieving on-site non electrical, remote distributed, and large-scale monitoring. 因此, fiber optic sensing technology has become the preferred sensor for safety monitoring in these large-scale engineering projects.

② In terms of oil, 气, and pipelines.

Leakage monitoring of conveying pipelines or storage tanks, as well as temperature monitoring and fault location detection.

③ In terms of electricity and power plants.

Surface temperature monitoring and positioning of cables and wires, as well as fire monitoring and early warning in power plants and substations.

④ In terms of water conservancy and civil engineering. Temperature and strain testing of dams, embankments, embankments, 和坡度, as well as structural displacement and strain monitoring and early warning of large buildings.

The advantages of fiber optic sensors

Fiber optic sensors have the characteristics of high sensitivity, 抗干扰, 体积小, 重量轻, large dynamic range, 以及轻松实现系统遥测和控制. 它们可用于在恶劣和高风险环境中进行监测.
具体表现为:

（1）光纤传感器的电气绝缘确保传感探头不存在电路安全问题. 由于光纤传感器不吸收电磁辐射, 辐射不会引起阅读混乱
混沌现象.

（2）光纤传感器集成度小. 大多数光纤传感器通过光纤传导产生光信号以激发光源, 无需电源. 即使在恶劣的环境中, 它们不会引起电路等安全问题.

（3）光纤元件本身既是检测元件，又是传输元件, 能够实现遥测功能. 被测物体可以与传感器保持一定距离, 光纤传感器测量范围大, 令人满意的精度, 和简化的校准. 光纤传感器根据不同的分类方法可以分为不同类型的传感器, 并且每种类型也表现出不同的特性.

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