風吹草動誰先知?分布式光纖振動傳感技術告訴你

2020-08-28 惠忠說科技

說光纖具有「神經系統」,眾人肯定認為匪夷所思,是搞笑的「天方夜譚」,但中科院上海光學精密機械研究所張海文研究員領銜的團隊,厚積薄發、歷經十餘年研製成功的分布式光纖振動傳感技術,卻已經開始落地實用。

傳統的傳感器我們經常用到,比較熟悉,可對光纖打造的「神經系統」能在千裡之外,實時靈敏而準確地感知目標所在地的風吹草動,自動判別環境異樣變化及細微程度,可能許多人還鮮有所聞。

其實,光纖具有傳輸速度快、信號強、容量大等特點,但對各種環境情況變化異常敏感,而分布式光纖振動傳感技術,就是依據光纖對環境條件變化易感的特性,研製的獨一無二的光纖「神經系統」。它可利用已設有在地下、牆內的標準通信光纖,80公裡的範圍內,一臺機器就能察覺、處理段內光纖探測傳感後發回的數據信息。如多機分點設置,千裡之外能將數據解析後,動靜分明地、明察秋毫髮現各種風吹草動的情況。

據張海文介紹:光纖具備連續分布式散射效應,其任意位置的參量在時間和空間的信息分布可被準確地測量。通俗點說,就仿佛人的神經系統裡不同的神經元感知不同的信號,綿長的光纖裡每個點的溫度、振動、應力等參數,都是算得清、測得準的,無論前方哪裡起了變化,後方都能接收和解析。「在傳感探測距離、事件精準定位、隱蔽性、環境適應性等方面,分布式光纖振動傳感技術都具有不可替代的優勢」。

這項曾獲2016年上海技術發明一等獎的分布式光纖振動傳感技術已落地,無論是為髙鐵運輸保駕護航,還是石化、電力、機場、高樓和重大基礎設施、大壩、隧道等,都有廣泛的應用。在遠程安全監測中正綻放出它的「異彩」。

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    1、分布式光纖傳感技術的特點 分布式光纖傳感技術具有同時獲取在傳感光纖區域內隨時間和空間變化的被測量 2、分布式光纖傳感技術研究現狀 分布式光纖傳感技術一經出現,就得到了廣泛的關注和深入的研究,並且在短短的十幾年裡得到了飛速的發展.依據信號的性質,該類傳感技術可分為4類:①利用後向瑞利散射的傳感技術;②利用喇曼效應的傳感技術;③利用布裡淵效應的傳感技術;④利用前向傳輸模耦合的傳感技術.
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    1 海底電纜分布式光纖傳感技術1.1 分布式光纖傳感器的定義和特點分布式光纖傳感器是利用光波在光纖中傳輸的特性,可沿光纖長度方向連續地傳感被測量(溫度、應變等)的信號傳輸系統。此時,光纖既是傳感介質,又是被測量的傳輸介質。傳感光纖的長度從一千米達上百千米,很適合應用在海底電纜的檢測中。
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    如果一部分光能轉換成熱振動,那麼將發出一個比光源波長長的光,稱為斯託克斯光;如果一部分熱振動轉換為光能,那麼將發出一個比光源波長短的光,稱為反斯託克斯光。根據拉曼散射理論,在自發拉曼散射條件下,兩束反射光的光強與溫度有關,它們的比值R(T)為:  (1)其中,和分別是斯託克斯光強和反斯託克斯光強,h為普朗克常數,k為玻爾茲曼常數,T為絕對溫度。
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  • 分布式光纖線型感溫火災探測器DTS
    應用領域:纜橋架、電纜隧道、電纜溝、高壓電纜○公路隧道、地鐵隧道、大壩○軌道交通、城市綜合管廊○傳輸皮帶、輸煤棧橋、儲煤場○儲油罐分布式光纖線型感溫火災探測器技術原理:線型光纖感溫火災探測系統基於分布式光纖傳感技術,利用光纖中散射光(拉曼)信號強度對溫度的敏感特性
  • 光纖傳感器的分類及特點詳解
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  • 周界第一道防線——雙防區有源振動光纖的特性、工作原理
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    因此,光纖傳感技術包括調製與解調兩方面的技術,即外界信號(被測量)如何調製光纖中的光波參量的調製技術(或加載技術)及如何從已被調製的光波中提取外界信號(被測量)的解調技術(或檢測技術)。 光纖傳感器技術熱點 當前光纖傳感器的研究熱點集中於光纖光柵(FBG和LPG)型傳感器和分布式光纖傳感系統兩大板塊。 FBG型光纖傳感器自發明之日起,已走過了原理性研究和實驗論證階段。
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  • 基於光纖傳感技術的水流流向監測傳感器設計
    原標題:光纖光柵水流流向傳感器的設計摘要:為了實時監測大跨橋梁建設與運營過程中的水流流向變化,以有效分析和掌控水流對橋墩的衝刷,維護水中墩臺基礎,利用SolidWorks軟體設計了一種基於光纖傳感技術的水流流向監測傳感器。