分布式光纤光栅传感的研究与发展

第ｌｌ卷第６期

２０１２年６月

软件导刊

Ｓ０ｆｔｗａｒｅＧｕｉｄｃ

Ｖ０１．１ｌＮ０．６Ｊｕｎ．２０１２

分布式光纤光栅传感的研究与发展

彭

蓓，孟丽君

（武汉理工大学机电学院，湖北武汉４３００７０）

摘

要：分布式传感是光纤光栅传感技术得以推广的优点之一，它利用光纤布拉格光栅中心反射波长值的不同来识

别网络中各点的变化状况，不仅实现了大范围测量场内分布信息的提取，还解决了目前测量领域的许多难题。简单

介绍了布式光纤光栅传感的分类及其解调技术和复用技术，深入研究了分布式光纤光栅传感系统中传感器的布置方

式和故障定位方法，并介绍了分布式光纤光栅传感的应用和发展现状。

关键词：分布式光纤光栅；传感器布置；故障定位中图分类号：ＴＰ３０１

文献标识码：Ａ

文章编号：１６７２—７８００（２０１２）００６一０００６—０３

它消除了其存在的传感“盲区”，不再受传统的单点测量的

１分布式光纤光栅传感

分布式传感是光纤光栅传感技术得以推广的原因之一，它利用光纤布拉格光栅中心反射波长值的不同来识别网络中各点的变化状况，不仅实现了大范围测量场内分布

限制，在真正意义上实现了分布式光纤传感。其基本原理

如图１所示。

信息的提取，还解决了目前测量领域的许多难题。成为国内外的研究热点之一。与其它形式的传感器相比。分布式光纤光栅传感器具有以下不可替代的突出优点：①抗腐蚀、抗电磁干扰，并能在恶劣的化学环境下工作；②传感头

尺寸小（标准裸光纤为１２５ｕｍ）、结构简单且质轻，因此具有良好的可掩埋性；③耐温性能好（Ｔ作温度可达４００～６００℃）；④可形成各种光纤光栅传感网络，不仅可实现大面积的多点测量，还可实现较强能力的复用；⑤可对多项参数进行同时测量；⑥潜在的低成本；⑦传输距离远（长达几公里）；⑧测量结果具有很好的重复性。

１．１

圈ｌ

完全分布式光纤传感器的原理

（２）准分布式光纤传感器。准分布式光纤传感器是使

用传感网络系统进行测量的，其光纤不作为传感元件，只作为传输元件，其敏感元件为多个点式的传感器，它们采

用串联或各种网络结构形式连接起来，利用波分复用、时分复用或频分复用等技术形成分布式网络系统，进而可以

较精确地分时或同时得到被测量信息的空间分布，也可同

时得到某一点或某些空间点上不同被测量的分布信息。但它只能得到某些离散空间位置上的传感信息，仍存在一定的传感“盲区”。其基本原理如图２所示。

分布式光纤光栅传感的分类

分布式光纤传感器可分为完全分布式光纤传感器和

准分布式光纤传感器二种。完全分布式光纤传感器是利用一根光纤实现对整个测量场的测量，并同时获得被测量

随空问和时间变化的分布信息．其光纤不仅能传输信号，还是敏感元件；而准分布式光纤传感器是将多个点式传感器组合起来从而实现测量场的分布式测量，其光纤仅能传

输信号，不作为敏感元件。

嚣

一童

围２准分布式光纤传藤器的原理

１．２分布式光纤光栅传感技术

ＦＢＧ＜光纤布拉格光栅）传感系统的主要性能指标有：组网规模、响应速度和解调系统的分辨率。在这３项指标中，组网规模由解凋系统的信噪比、网络的拓扑结构及光源的发射功率等因素决定，响应速度由解调技术和组网规模决定，而分辨率则取决于传感系统所采用的解ｉｌ｛４方法。

（１）完全分布式光纤传感器。完全分布式光纤传感器是只使用一根光纤作为敏感元件，其光纤既叮作为传感元

件，又可作为传输元件，可以在整个光纤长度上实现对沿光纤分布的环境参数的连续测量，同时也可获得被测量随时问变化的信息和其空间分布状态。与传统传感器相比，

作者简介：彭蓓（１９８８一），女。湖北孝感人．武汉理工大学机电学院硕士研究生，研究方向为分布式光纤光栅传感器布置方式及故障定

位；孟丽君（１９８２一），女，山东济宁人，武汉理工大学机电学院博士研究生，研究方向为基于超声激励的光纤光栅检莉拉术。

万方数据

第６期彭蓓．孟丽君：分布式光纤光栅传感的研究与发展

７

目前，应用相对比较广泛的光纤光栅信号解调方法主要有匹配光纤光栅滤波法、边缘滤波法、非平衡扫描迈克尔逊干涉法、可调谐Ｆ—Ｐ滤波法、可调谐窄带光源法以及衍射法等。下面就这几种解调方法进行简单的对比，如表ｌ所示。

表ｌ

解调方法优缺点对比

近几年，对于光纤光栅传感器的信号复用技术，国内外已经开展了广泛而深入的研究。截止到目前，关于信号复用技术的研究也很多，光纤光栅复用技术主要有波分复用（ｗＤＭ）、时分复用（ＴＤＭ）和宅分复用（ＳＤＭ）。下面就这几种复用技术的优缺点进行简单的对比，如表２所示。

表２几种复用技术对比

２传感器的布置与故障定位

在实际检测应用中，较常用的是准分布式传感器，也

称为点传感器，即通 …… 此处隐藏：2620字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……