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為了獲得這種類型的被測物體的更完整的信息,需要一種分布式調(diào)制光纖傳感系統(tǒng)。所謂分布式調(diào)制,是指外部信號場(被測場)以一定的空間分布方式調(diào)制光纖中的光波,在一定的測量域內(nèi)形成調(diào)制信號頻譜帶,并對信號頻譜帶進行調(diào)制通過檢測(解調(diào)),可以測量外部信號場的大小和空間分布。簡而言之,分布式光纖傳感技術(shù)是一種使用光纖幾何形狀的一維特征進行測量的技術(shù)。它根據(jù)光纖的長度來進行測量,并可以在整個光纖長度上沿光纖的幾何路徑測量外部物理分布。連續(xù)測量參數(shù)
一般而言,分布式光纖傳感技術(shù)可分為兩類:一類是基于光纖后向散射光的光時域分布式檢測技術(shù)或前向散射光損失時域檢測技術(shù),另一類是基于光纖后向散射的波域分布光學(xué)波長檢測。時域分布式的典型代表是分布式光纖溫度傳感系統(tǒng),其技術(shù)已經(jīng)成熟。隨著光纖技術(shù)的成熟,分布式光纖傳感器技術(shù)發(fā)展迅速,并已開始應(yīng)用于智能材料結(jié)構(gòu)診斷和預(yù)警系統(tǒng)。光纖光柵不僅可以做成波域分布式光纖傳感系統(tǒng),而且可以做成波域/時域混合分布式光纖傳感系統(tǒng),并且可以采用空分復(fù)用技術(shù)形成更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)。光纖傳感器。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
分布式光纖傳感技術(shù)具有同時獲取在傳感光纖區(qū)域中隨時間和空間變化而變化的被測分布信息的能力,其基本特征如下。
①分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感元件僅為光纖,光纖傳感器以光信號為載體,光纖的芯材為二氧化硅。該傳感器具有抗電磁干擾,防雷,防水,防潮,耐高溫,耐腐蝕等特點。適用于水下,潮濕,電磁干擾等惡劣環(huán)境。與金屬傳感器相比,它具有更強的耐久性。
②現(xiàn)代大型或超大型結(jié)構(gòu)(例如橋梁,隧道等)通常為幾公里,幾十公里甚至幾百公里。通過傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)很難實現(xiàn)全面監(jiān)控,而且成本很高。通過配置具有分布式特性的光纖傳感器,將光纖用作傳感體和傳輸介質(zhì),可以相對容易地實現(xiàn)遠距離和分布式監(jiān)控。
③分布式光纖最顯著的優(yōu)點是可以準確地測量沿光纖任意一點的應(yīng)力,溫度振動和損傷信息,而不會形成環(huán)路。
④一次測量即可獲得整個纖維區(qū)域的一維分布圖。光纖以光研磨形狀設(shè)置,以確定測量的二維和三維分布。
⑤系統(tǒng)的空間分辨率通常在米的數(shù)量級上,因此通常只能以平均值來觀察要測量的較窄范圍內(nèi)的變化。
系統(tǒng)的測量精度和空間分數(shù)通常具有相互制約的關(guān)系。
①檢測信號通常較弱,因此要求信號處理系統(tǒng)具有較高的信噪比。
2.由于在檢測過程中需要大量的信號加和平均,頻率掃描,相位跟蹤等處理,因此需要很長時間才能完成完整的測量。
分布式光纖傳感技術(shù)具有提取廣泛的測量領(lǐng)域的分布式信息的能力,可以解決當(dāng)前測量領(lǐng)域中的許多問題,因此具有巨大的應(yīng)用潛力。在過去的20年中,已經(jīng)產(chǎn)生了一系列的傳感機制和測量系統(tǒng)。人們主要在以下四個方面進行研究:基于反向瑞利散射的分布式光纖傳感技術(shù),基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù),基于正向傳輸模式耦合的分布式光纖傳感技術(shù)和分布式光學(xué)。
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