分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)與研究現(xiàn)狀

圖3　基于受激布城淵效應(yīng)的分布式光纖傳感器框圖

當(dāng)脈沖光的頻率高于連續(xù)光的頻率時(shí)，脈沖光的能量向連續(xù)光轉(zhuǎn)移，這種傳感方式稱為布里淵增益型；當(dāng)脈沖光的頻率低于連續(xù)光的頻率時(shí)，連續(xù)光的能量向脈沖光轉(zhuǎn)移，這種傳感方式稱為布里淵損耗型．當(dāng)光纖上的溫度或應(yīng)變?yōu)榫鶆?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/分布">分布時(shí)，布里淵增益?zhèn)鞲蟹绞綍?huì)引起脈沖光能量的急劇降低，從而難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的檢測(cè)；布里淵損耗傳感方式則引起脈沖光能量的升高，從而能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的檢測(cè)．加拿大的鮑曉毅等人采用布里淵損耗的方式實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)51km的傳感長(zhǎng)度，并在近期實(shí)現(xiàn)了0.5m的空間分辨力[11]．德國(guó)的Garus也提出了一種基于頻率域分析法的新型分布式光纖傳感技術(shù)[12]，它同樣利用布里淵頻移來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)變的傳感，但在實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的空間定位時(shí)沒(méi)有利用傳統(tǒng)的光時(shí)域反射法，而是利用了受激布里淵散射的頻譜特性。

2.4、利用傳輸模耦合的分布式傳感技術(shù)

該傳感器的一般形式是，光的入射與探測(cè)分別處于光纖的兩端．如果傳感光纖支持不同傳播速度的兩種傳輸模，那么在一定外界條件的作用下，光纖本征傳輸模的一部分能量就會(huì)耦合到另一傳輸模。因此在光纖另一端輸出的耦合模的強(qiáng)度就能反映出被測(cè)量的大小，兩傳輸模之間的延遲時(shí)間則反映出耦合點(diǎn)的位置。

Frank于1986年采用調(diào)頻載波法來(lái)測(cè)量一雙折射光纖上橫向應(yīng)力的分布[13]。Katrotsios于1987年提出一種采用邁克爾遜干涉儀的相位測(cè)量方案[14]。

該傳感技術(shù)在理論上可得到極高的空間分辨力，但在實(shí)現(xiàn)上存在很大的困難．

3、分布式光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

由于分布式光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測(cè)量場(chǎng)中分布信息的提取，因而它可解決目前測(cè)量領(lǐng)域的眾多難題，如：分布式溫度傳感器可用于大、中型變壓器、發(fā)電機(jī)組和油井的溫度分布測(cè)量，大型倉(cāng)庫(kù)、油庫(kù)、高層建筑、礦井和隧道的火災(zāi)防護(hù)及報(bào)警系統(tǒng)等領(lǐng)域；分布式應(yīng)力傳感器可用于橋梁、堤壩等設(shè)施的安全檢測(cè)，航空、航天飛行器等大型設(shè)備老化程度的檢測(cè)，智能材料制備等領(lǐng)域。然而，為了實(shí)現(xiàn)快速、穩(wěn)定、可靠及高精度的測(cè)量，仍需要進(jìn)行多方面的研究。今后的研究重點(diǎn)也將主要放在以下幾個(gè)方面：

①　實(shí)現(xiàn)單根光纖上多個(gè)物理參數(shù)（溫度和應(yīng)變）或化學(xué)參數(shù)的同時(shí)測(cè)量；
　?、凇√岣咝盘?hào)接收和處理系統(tǒng)的檢測(cè)能力，提高系統(tǒng)的空間分辨力和測(cè)量不確定度；
　?、邸√岣邷y(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量范圍，減少測(cè)量時(shí)間；
　?、堋⌒碌膫鞲袡C(jī)理的研究．【MechNet】