分布式光纤传感技器.ppt

分市式光纤传感技术与发用
内容概要
o概述
准分布式FBG传感技术
分布式光纤传感技术
散射型分布式传感器
相位调制型分布式传感器
偏振型分布式传感器
微弯型分布式传感器
荧光性分布式传感器
光纤传感技术的发展
分布式光纤传感技术的应用
分布式光纤传感器概述
1定义
分布式光纤传感器是利用光波在光纤中的传输特性,
可沿光纤长度方向连续的传感被测量(温度、压力、应
力和应变等)。光纤既是感受被测量的传感介质,又是
传输被测量的传输介质。
2优点:
①测量空间范围大:上千米上百千米。
②结构简单、使用方便:传感与传输使用同根光纤。
③性价比低:单位长度内信息获取成本大大降低。
3研究重点
o①传感元件的选择(要求给出被测量沿空间位置的连续变化值)
可利用光纤中传输损耗、模耦合、传播的相位差以及非线性效应等给出连
续分布的测量结果。
o②解调方法的确定(要求给出被测量对应的空间位置)
可利用光时域反射技术、扫描干涉技术等给出被测量所对应的空间位置。
04分类
散射型
分布式光纤温度传感系统
按传感原
干涉型
测量对象
分布式光纤压力传感系统
偏振型
微弯型
分布式光纤应力、应变传感系统
荧光型
5分布式光纤传感器原理结构图
由光源、传感、信号处理和显示三部分组成
光源
光纤耦合器
被测光纤
光探测器
示波器
光放大器
信号处理
关键技术:①大功率、窄脉冲输出,②低噪声、高灵敏度光探测,
③高速率信号处理
6分布式光纤传感器的特征参量
o①空间分辨率
对沿传感光纤的长度分布的被测量进行测量时所能分辨的最小空间距
离。影响因素:脉冲的持续时间,探测器的响应时间。
o②时间分辨率
传感器对被测量进行测量时,达到被测量的分辨率所需的时间。表征传
感器测量的实时性能。影响因素:采样次数,计算平均的次数。
③被测量分辨率
指传感器对被测量能正确测量的程度。一般用信噪比为1时作为判据。如
温度分辨率是指信噪比为1时对应的温度变化量
影响因素:光源功率,探测器灵敏度,探测器噪声,系统耦合损耗。
二准分布式FBG光纤传感技术
光纤光栅:一种波长分选与光谱分离的设备。
光纤光栅分布在光纤体内,可由紫外光对光纤
侧面进行曝光,使纤芯的折射率沿轴向呈现出周
期性。
输入光信号
FBG传感器1
FBG传感器2
FBG传感器3
输出光信号
反射光信号
14人射光
透射光谱1
反射光谱1
反射光谱2
14反射光3
图1FBG分布式测量原理
21A1
式中AB为布喇格波长;
n为有效纤芯的折射率
A为布喇格传感器光栅的栅距。
当光纤入射光波的波长λ满足布喇格衍射
条件时,则该波长的光波将沿来路发生反射,
该反射光就是布喇格反射光
应变测量原理
当光栅所在处的光纤产生轴向应变ε时,栅距
A变为A
1=4(1+
此时布喇格波长A产生相应的变化ΔA满足
△AAB=(1-P)
式中P为有效光弹系数,。