什么是光纤传感器? 分布式光纤传感和光栅传感

什么是光纤传感?

光纤传感技术收集与结构相关的应变和温度数据，以验证结构和热模型, 确保结构完整性, 并提高运营效率.
光纤传感和传统技术

应变片和热电偶长期以来一直是测试过程中测量应变和温度的标准. 尽管这些技术已经存在了几十年, 他们并不总是能够有效地测试和监控当今的创新. 传统技术的局限性与准确性无关, 但主要是数据提供的洞察力水平. 应变片和热电偶仅提供信息点, 而某些类型的光纤传感器可以在光纤的整个长度上提供空间连续数据. 因此, 工程师可以测量结构上的应变场和温度分布，以更好地了解组件在不同条件下的行为. 点传感器仅允许工程师监控关键点, 当分布式 (空间连续数据) 传感器可以测量关键点以及它们之间发生的情况. 在设计新的复合材料时，这种见解非常有价值. 另外, 光纤传感器可以嵌入材料中，以更好地了解复合材料组件和结构的内部行为.

光纤传感基础知识

固有的光纤传感技术, 其中，光纤电缆本身是一个传感器. 在内部传感器的划分中, 一般有三代技术: 点光纤布拉格光栅 (光纤光栅) 基于传感器, 散射, 和空间连续的 FBG. 散射技术采用全分布式测量, 而 FBG 技术可以具有少量的传感点或完全分布, 取决于系统如何解释来自传感元件的信号.

FBG 就像一面微小的镜子，被制造成光纤的纤芯. 当光沿光纤传播时, 每个光栅将一部分信号反射回系统中. 系统识别返回信号的变化并解释此信息以提供准确的应变和温度测量. 大多数基于 FBG 的系统在每根光纤上都有一些传感点. 尽管这种多路复用功能是传统技术的重大进步, 它仍然无法提供关键区域之间监测所需的传感器密度. 点式 FBG 传感器的一些优点包括精度, 执行动态测试的能力, 和高速数据采集.

散射技术根本不使用 FBG, 而是依靠光缆中的缺陷来获取读数. 现在, 传感系统中使用了三种不同类型的散射技术, 每个都有不同的功能. 一般而言, scattering based fiber optic sensing systems benefit from distributed data and long sensing lengths. 然而, 它们的数据保真度较低, 数据采集速度非常慢，大约几分钟, 并且在执行静态操作时容易受到振动限制.

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