论分布式光纤传感技术及其应用

1、论分布式光纤传感技术及其应用摘 要 分布式光纤传感技术，能够应用在船舶行业， 航天航空行业，以及电力工业等，能够准确的感知的建筑以 及船舶等温度以及应变等状况的改变，而可以依据这些变化 情况，及时的了解相关的问题，从而解决相关问题。而分布 式光纤传感技术，主要从五个原理进行分析，了解到分布式 的光纤传感技术的原理以后，可以进一步的了解分布式光纤 传感技术在实际应用中的作用。这对于我国研究分布式光纤 传感技术以及其应用，和未来的发展方向等起到了一定的作 用。关键词 分布式光纤传感器； 应用； 后向散射； 偏振光； 光干涉中图分类号： TP212.14 文献标识码： A 文章编号： 1009-91

2、4X（2017）16-0342-01引言：光纤传感技术， 能够加快信息的感知和传输效率， 尤其是在航天航空， 以及工业等领域之中， 使用该传感技术， 可以加快了解相关设备以及周围环境的具体情况，并且及时 解决。尤其是基于不同研究和设计原理的光纤传感技术，能 够促使光纤传感技术在不同行业之中，发挥更大的作用。利 用光纤作为信号传输的元件，光纤传感技术，可以对时间和 空间的分布以及传感状态信息进行分析和传输，并且可以对 相关的数据进行连续的测量，保证了信号传输的稳定性和连 续性。一、分布式光纤传感技术原理（一）后向散射原理 在分布式光纤传感器设计的过程，其中一项设计原理就 是后向散射原理，而在后向

3、散射原理之中，有一个分支，就 是背向拉曼散射原理，该原理在光纤传感设计之中的应用， 如图 1 所示，通过光纤上设计两个热点温度，然后需要利用 的是反斯托克斯光强进行调试，能够比较准确的发现拉曼散 射的信号。因为其操作比较简单，而且技术原理也是比较简 单的，所以在光纤传感技术设计的初期，一种是用的是拉曼 散射原理。但是在实际的应用过程之中，对温度的感知精准 度，是会受到设计器件以及元件的性能等限制的。（二）偏振光时域反射和光干涉技术原理 在设计光纤传感器的过程之中，还会应用到偏振光时域 的反射原理进行设计。在利用该种设计原理的时候，主要是 针对的偏振光的变化状态进行观察和分析。而光干设计原理，

4、就是通过对时间的扰动进行分布式的传感。这两种的设计原 理，也是光纤传感技术中经常使用的一个设计原理。（三）光纤布拉格光栅原理光纤布拉格光栅，在光纤传感器设计之中的应用，是因 为其性能比较好，是测量敏感元件。而且该元件可以应用到 光纤光栅传感调节系统之中，即如图 2 所示系统设计，通过 对入射光谱以及反射光谱的设计，可以发现光纤布拉格光栅， 是具有高强度的灵感度，而且其可靠性极高，能够在极其恶 劣的环境下，实现对数据和信号的传输，这对于某些行业来 说，是一种重要的发明。而在该调节系统之中，布拉格光栅 在光线传感器之中的应用，检测区域范围进一步扩大。二、分布式光纤传感技术应用分析（一）用于民用工程

5、 光纤传感器，可以应用在民工工程之中，尤其是在建筑 行业之中，应用的频率更高。在建筑的过程之中，可以检测 到桥梁的相关数据，可以对岩石进行测量，这对确定地基， 以及确定相关的施工技术具有重要的作用，能够提高建筑质 量和效率。同时也可以在高速公路上，测量车辆的速度。因 此，在民用工程之中，光纤传感器的应用是十分的广泛的。 能够为相关部门提供重要的数据作为后期的研究的基础，而 且高速公路上，可以对路况进行实时监控，这样能够避免出 现故障，保证车辆同行的安全。（二）用于航天航空 在航天航空领域，也需要使用光纤传感器，这是因为同 过光纤传感器，可以更准确的了解航天飞机等具体情况。因 为光纤传感器的体积

6、比较小，而且能够构成一个智能的网络 结构，便于传播相关的数据和信号，而且可以对航天航空飞 机进行内部和外部的实时监控，这样能够保证在飞机等飞行 器出现问题的时候，可以及时发现，并且采取相应的解决手 段和方法，确保飞行人员的以及飞行器的安全。目前光纤传 感器可以为应用在飞机的机翼，以及稳定轴等重要的位置， 可以随时的监控飞机的具体情况。因此，光纤传感器在航天 航空之中的应用，也是十分的广泛。（三）用于船舶行业我国船舶行业近些年发展比较迅速，但是在海上航行的 时候，一定船舶出现撞击等情况，就会导致沉船。如果能够 及时的发现相关的情况， 就可以避免这种情况的发生。目前，我国船舶在安装和设计的过程之中

7、，也应用了光纤传感器技 术，这样可以及时的发现船舶的关键位置，是否出现了超负 荷运转的情况，以至于结构出现了损伤，影响到船舶的安全 性能和稳定性能。而在使用光纤传感器以后，可以加快对船 舶情况的实时监控，这样能够保证有效的预防安全事故的发 生，避免出现人员伤亡的情况。（四）用于电力工业电力工业，也是光纤传感技术应用比较广泛的行业之一。 主要是因为利用光线传感器，可以实现对电缆和电线的情况 进行检测，这样能够保证电力企业以及电力系统的正常运转。同时，利用光纤传感技术，可以对电缆温度进行预测和分析， 避免出现高温，破坏电缆的情况发生，维持电力系统的正常 运转，保证电力系统安全的一种预防性的措施和手

8、段。 因此， 在高压电力系统之中，需要使用光纤传感器。结束语 光纤传感器技术的研究以及应用，能够解决我国很多行 业存在的问题，比如在船舶行业之中，可以感知到水位的变 化以及水温的变化，这样可以及时的依据水温的变化，进行 合适的调整。但是目前我国我国光纤传感器仍然有不足支持， 也是有待研究和发展的领域。而现阶段我国光纤传感技术的 应用效果已经比较明显。尤其是基于不同的设计原理，其效 果也是各有不同，但是都能够实现精准探知的功能和效果， 同?r其在行业之中的实用价值和作用也可以得到进一步的发 展。参考文献：1 李建中基于POTDR勺分布式光纤传感技术及其应用J电子科技大学，2010 (07): 166-168.2 周会娟 .基于受激布里渊散射的分布式光纤传感系统 及其应用研究J.国防科学技术大学，2012 ( 05): 156-158.3 常天英，崔洪亮 .光纤传感技术及其在智能城市和智 能油田中的应用 J .信息化创