光纖傳感器的特點和優(yōu)勢

 

    光纖傳感器有極高的靈敏度和精度、固有的安全性好、抗電磁干擾、高絕緣強度、耐腐蝕、集傳感與傳輸于一體、能與數字通信系統(tǒng)兼容等優(yōu)點。概括如下：

 

    （1）高靈敏度；

 

    （2）輕細柔韌便于安裝埋設；

 

    （3）電絕緣性及化學穩(wěn)定性。光纖本身是一種高絕緣、化學性能穩(wěn)定的物質，適用于電力系統(tǒng)及化學系統(tǒng)中需要高壓隔離和易燃易爆等惡劣的環(huán)境中；

 

    （4）良好的安全性。光纖傳感器是電無源的敏感元件，故應用于測量中時，不存在漏電及電擊等安全隱患；

 

    （5）抗電磁干擾。一般情況下光波頻率比電磁輻射頻率高，因此光在光纖中傳播不會受到電磁噪聲的影響；

 

    （6）可分布式測量。一根光纖可以實現長距離連續(xù)測控，能準確測出任一點上的應變、損傷、振動和溫度等信息，并由此形成具備很大范圍內的監(jiān)測區(qū)域，提高對環(huán)境的檢測水平；

 

    （7）使用壽命長。光纖的主要材料是石英玻璃，外裹高分子材料的包層，這使得它具有相對于金屬傳感器更大的耐久性；

 

    （8）傳輸容量大。以光纖為母線，用傳輸大容量的光纖代替笨重的多芯水下電纜采集收納各感知點的信息，并且通過復用技術，來實現對分布式的光纖傳感器監(jiān)測

 

    分布式光纖傳感器

 

    分布式光纖傳感技術是在70年代末提出的，它是隨著現在光纖工程中仍應用十分廣泛的光時域反射（OTDR）技術的出現而發(fā)展起來的。在這十幾年里，產生了一系列分布式光纖傳感機理和測量系統(tǒng)，并在多個領域得以逐步應用。目前，這項技術已成為光纖傳感技術中最具前途的技術之一。

 

    分布式光纖傳感器是采用獨特的分布式光纖探測技術，對沿光纖傳輸路徑上的空間分布和隨時間變化信息進行測量或監(jiān)控的傳感器。利用光波在光纖中傳輸的特性，可沿光纖長度方向連續(xù)的傳感被測量（如溫度、壓力、應力和應變等），光纖既是傳感介質，又是被測量的傳輸介質。它將傳感光纖沿場排布，可以同時獲得被測場的空間分布和隨時間的變化信息，

 

    分布式光纖傳感器有以下一些特點：

 

    1）分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感元件僅為光纖；

 

    2）一次測量就可以獲取整個光纖區(qū)域內被測量的一維分布圖，將光纖架設成光柵狀，就可測定被測量的二維和三維分布情況；

 

    3）系統(tǒng)的空間分辨力一般在米的量級，因而對被測量在更窄范圍的變化一般只能觀測其平均值；

 

    4）系統(tǒng)的測量精度與空間分辨力一般存在相互制約關系；

 

    5）檢測信號一般較微弱，因而要求信號處理系統(tǒng)具有較高的信噪比；

 

    6）由于在檢測過程中需進行大量的信號加法平均、頻率的掃描、相位的跟蹤等處理，因而實現一次完整的測量需較長的時間。

 

    由于光纖電纜不易被電磁干擾，因此，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)通常用于電力電纜熱點區(qū)位的溫度監(jiān)控和測量。對惡劣環(huán)境的把握和管理以及改善野外作業(yè)環(huán)境需求是促進分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)市場穩(wěn)定增長的主要原因。

 

    同時，光纖傳感器電纜部署的技術難題也是這一市場發(fā)展面臨的主要障礙。隨著應用越來越廣泛，現在分布式光纖傳感器主要用于6大領域，包括管道和近海石油平臺等的結構檢測；液體管道和大壩的滲漏探測；路面結冰探測、鐵路監(jiān)測；安全系統(tǒng)探測、電力電纜監(jiān)視；光纖通信生產監(jiān)測；環(huán)境監(jiān)測和長期溫度測量。