几种常见的光纤传感技术
来源: 阅读:95 发布时间:2023-12-14 13:42:56
几种常见的光纤传感技术

一、概述

 

光纤本身不带电,体积小,质量轻,易弯曲,抗电磁干扰,抗辐射性能好,可以在传统传感器不支持的(如易腐蚀、高温高湿等)恶劣环境中工作。因此,光纤传感技术一经问世就受到了极大重视,在各个领域得到了研究与应用。

 

二、几种常见光纤传感技术

 

不同于传统传感器是独立个体,光纤传感器可以在一根光纤上串联多个传感单元,组成监测网络。根据传感单元布局设计的差异,光纤传感技术可分为多点式、准分布式和分布式三大类。

 

1.点式光纤传感技术

 

光纤光栅(FBG)是常见的一种点式传感器。FBG是通过一定方法(如紫外刻写)使光纤纤芯的折射率产生周期性分布,它对波长具有选择性,能够使特定波长的光反射,而使其他光透过。

 

 

将待测FBG连接至光纤光栅解调仪上,通过光谱分析测量加载前后的FBG中心波长的平移,平移量可以通过传递系数转换为被测物理量,进而实现对FBG位置处的应变、温度或压力的测量。

 

2.准分布式光纤传感技术

 

在一根光纤上串联或制作多个FBG比较容易,因此光纤光栅解调仪可采用复用技术实现准分布式测量。如波分复用技术,在一根光纤上串联多只FBG,每只FBG波长不同,系统采用宽带光源和波长检测仪,可得到每只FBG的中心波长,实现单通道多点测量。同时还可以结合光开关,将光信号分给不同通道,进而实现多通道解调,即空分复用技术。除此之外,还有波分和时分复用结合的技术,相同波长的FBG在光纤中的位置不同,其反射光到达探测器时间不同,可以等时间间隔采样进行区分,结合波分复用,可实现对大规模的光纤光栅阵列的解调。

 

受限于光源带宽、单个FBG传感波长移动范围和相邻FBG反射光谱之间的相互影响,目前光纤传感中FBG传感点数量有限,空间分辨率受限,传感点之间存在监测盲区。

 

3.分布式光纤传感技术

 

分布式光纤传感技术(DOFS)采用光纤做传感介质和传输信号介质,通过测量光纤中特定散射光的信号来反映光纤自身或所处环境的应变或温度的变化,一根光纤可实现成百上千传感点的同时测量。分布式光纤传感技术无盲区,突破了FBG解调复用传感单元数量限制和空间分辨率限制,因而称为分布式测量。

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