光纤传感的共享空间 的日志 — Windows Live
2010-06-11 18:12:20 阅读55 评论0 字号：大中小
Si720光纤传感分析仪。光纤光栅作为一种新型的传感器，可以用来测量多个物理量，包括应变、应力、温度、振动、压力、电压以及一些化学量，其应用领域非常的广泛。同时FBG传感器阵列{zd0}的优势在于可以实现分布式的传感网络，对物体进行多点测量，提取相关的信号，进行状态分析，达到示警以及故障诊断的目的。这对于目前国际上热门研究的智能材料、灵巧结构有非常重要的意义。其具体应用领域如下：
震区坝体、道路、桥梁的损坏和险情评估
舰船和飞行器结构完好状态的连续监测
风力涡轮机的实时反馈控制
深井油压和温度测量
深海石油平台提升装置监测
碳纤维或钢筋混凝土结构中嵌入式张力测量
电磁场或恶劣腐蚀环境中测量
Micron Optics公司一直致力于光纤光栅解调装置的研究，从1997成功的开发出{dy}台查询仪后，经过6年的不断努力，已经成为该领域的主导者。用户可以根据不同的应用要求可以选择不同型号的产品。
摘要：Bragg光栅解调系统是光栅传感器得以实用化的关键。根据光纤Bragg 光栅传感器的传感机理, 介绍了Bragg光栅解调系统的工作原理，建立了解调系统模型, 提出了实现Bragg 光栅解调的单片机解调系统, 给出了详细的软硬件设计方案。光栅解调系统测量能够精度达到±5pm,重复性{zd0}误差为±8pm。
关键字：BRAGG光栅 F-P解调 单片机 89C52
光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域,有着非常广阔的发展前景。目前限制光纤光栅传感器大量实际应用的最主要障碍就是传感信号的解调。光纤光栅传感解调方法有许多,但是能够实际应用的解调产品并不多,而且价格昂贵。因此研究开发适于实际工程应用的解调系统,降低解调系统的成本,是使光纤光栅传感器能够在实际工程应用中得到推广的关键问题。
有鉴于此，为了满足工程应用的需要，本文提出了一种基于单片机的光纤光栅解调技术，即利用目前应用极为广泛，价格比较便宜的单片机作为信号采集和处理的MCU，开发一种较高精度的、廉价的、便携的、能进行快速测量且能方便获取所测参变量大小的解调器。为了解决了单个单片机速度较慢的问题，系统中采用双CPU，其中一个单片机完成信号解调的算法，而另一个单片机完成逻辑控制，人机接口和与上位机的通信，通过双口RAM实现双机数据共享。
解调系统总体结构图如图1所示。主要由三部分组成，Bragg光栅(测量光栅)，光纤光栅解调器，计算机。其中光纤光栅解调器可以细分为2个部分，模拟电路部分和数字电路部分，模拟电路部分的功能是把Bragg光栅(测量光栅)受到的应变或者温度变化变成相应的电信号，数字部分把电信号转换成上位机能直接使用的数字信号，可以是波长值也可以是温度或者应变值，而实现这个功能的MCU采用的就是单片机。
解调系统的解调原理是基于可调谐法布里－珀罗腔（F-P解调）的工作原理。用于Bragg光栅传感信号解调的光纤F -P腔滤波器实际上是一个压控的光带通滤波器，通常用压电陶瓷作为F-P 腔腔长变化的驱动元件。给压电陶瓷施加一个扫描电压, 压电陶瓷产生伸缩, 从而改变F-P 腔的腔长, 使透过F-P腔的光的波长发生改变。通过探测器检测透射光强度,当探测器探测到{zd0}光强时给压电陶瓷施加的电压就对应着FBG 的反射波长。这样给Bragg光纤光栅传感器注入光信号，将从FBG 传感器反射回来的光加到光纤F-P腔滤波器的输入端，通过给光纤F-P腔滤波器的压控端加上一个三角形的扫描电压，则在光纤F-P腔滤波器的输出端即可得到一个与输入光光谱相对应的时间域电信号。这些时域信号经过放大电路和比较电路的整形，就得到了一系列的脉冲信号，我们在这些脉冲信号中加入一些固定波长和位置的标准脉冲信号，那么这些脉冲信号中的各个脉冲对于标准脉冲的相对位置就包含了FBG传感器反射光的光谱信息。图2指示了这个解调过程。{zh1}再通过单片机构成的电路把得到的脉冲转换成波长值。
单片机解调系统的首要目的就是把这些脉冲信号处理成相对应的波长值。通过模拟部分的解调我们得到包含测量光栅和标准光栅在扫描周期内相对位置的脉冲信号，标准光栅对应一个固定的波长，而且它对应的脉冲信号在每个扫描周期内的位置又是固定的（标准光栅用恒温电路来保持波长恒定），那么如果能得到各个脉冲信号的相对位置值，再通过插值的算法可以得测量光栅的波长值。
在本解调系统中采用的是武汉理工光科股份有限公司生产的光纤光栅作为测量光栅，基于F-P腔原理的波长选择器作为解调腔，测量的范围能够达到30nm，三角波扫描信号的周期为1s，测量的频率1Hz。把三角波扫描信号的上升沿分成能够达到设计精度的有限多个计数点，这样就可以用单片机读出FBG1、FBG2、…..FBGn光栅阵列及标准光栅脉冲信号在三角波上升沿中的位置值了。另一个单片机的功能就是利用这些值算出波长，并与计算机进行数据通讯。电路图如图所示。这里单片机选用是89C52，用4060产生一个稳定的计数脉冲，当三角波开始时1号单片机计数，有脉冲到来时，记下计数器的值并存入片内RAM；三角波到{zg}点时计数器清零，把位置值送入双口RAM，然后等待下一次计数。CPU1开始计数时CPU2把数据从双口RAM中取出，通过插值或其他的算法计算出脉冲对应的波长值或者温度值并与计算机通讯。
我们可以通过单片机的其它的I/O口同时输入更多的测量脉冲。改进光路和模拟电路部分，就可以制作2通道、4通道的光纤光栅解调仪，提供更多的测量点，而数字电路xx不需改动，只需对软件部分进行调整即可。
单片机要完整正确的记下每个脉冲，那么它的计数、传送指令要在每个脉冲的脉宽内完成，如果脉冲宽度只有1个计数单位，即计数、传送指令需要在约为10微秒的时间内完成，AMTEL的89C52{zg}工作频率能达到24MHz, 这时其时钟周期为0.5微秒,那么只要计数、传送的指令周期不超过20个时钟周期,就能达到要求，合理的读写程序显然是能够满足这个要求的。而通常脉冲的宽度一般远大于1个计数单位，所以脉冲的变化是能够实时记录的。同时2号单片机有1s的时间把数据从RAM取出，算出脉冲的中值，然后进行插值计算，时间也是足够的。如果算法过于复杂，例如采用拉格朗日算法等等，也可以把位置值传送给计算机进行数据处理。
把数据从单片机传送给计算机的过程中数据可能会出现错误，通讯程序中必须加入纠错处理，可以采用奇偶校验的方法，例如单字节校验或者多个字节校验等等。同时为了防止光栅位置值的偶尔突变，有必要对位置值进行平滑处理。通过以上的处理方法，计算机能够得到一组正确、稳定的数据。为了减小F-P腔的漂移及系统非线性对位置值的影响，我们采用标准光栅来与测量光栅进行比较计算，可以采用线性算法进行计算。但是在实际的运用中，发现待测光栅离标准光栅较近时，测量值越准确；较远处则误差相对较大。为了进一步提高精度，可以采用2标准、5标准或者梳状滤波器来进行分段线性插值计算，这样就能大大提高测量的精度，当然也可以采用拉格朗日算法或者多次项公式等更复杂的方法来进行波长计算。在我们的仪表中采用的是5标准光栅的拉格朗日算法来计算波长，温度的测量精度能达到±1℃。
脉冲的相对位置值与波长的关系目前无法由理论知识推导得到, 但是可以通过实验, 用数理统计的方法找出变化规律从而找出它们之间的对应关系。利用此对应关系, 在单片机中进行有关数据处理, 从而得到所测温度或应力的大小。目前我们采用拉格朗日算法，并使用一些合适的数据处理和标定的方法，就目前解调仪的工作情况来看，效果还是可以的，测量精度能够达到±5pm，重复性{zd0}误差为8pm。为了提高解调仪的工作频率，提高解调仪的适用性，也可以采用基于DSP或者DSP＋ARM的解调电路，但成本相对就要高些。
FBG 光栅有广阔的应用前景, 在通信、建筑、机械、医疗、航天、航海、矿业都能发挥重要作用，有关于FBG 光栅的理论研究到目前为止已取得了很大成就。采用合适的解调技术，降低光纤光栅的使用成本，就能够推动光纤光栅传感器在实际工程中得到广泛的应用。
[2] 贾宏志, 李育林, 忽满利 用可调法布里－珀罗腔测量光纤光栅波长. 激光杂志, 2000, 21 (2) : 58～ 61
[3] 李朝青. 单片机原理及接口技术. 北京: 北京航空航天大学出版社, 1994. 77
[5] 唐 玲 用VB6.0数字示波单片机实时监测数据的一种方法 微计算机信息 2005年第四期
高低压开关柜温度监测
1.高低压开关柜温度监测的必要性
发电厂、变电站的高压开关柜是重要的电器设备。在设备长期运行过程中，开关柜中的触点和母线排连接处等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法实时监测，因此极易导致设备烧毁或突然停电等事故。
近年来，在电厂和变电站已发生多起开关柜过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关柜过热问题是杜绝此类事故发生的关键。
通过监测开关柜内触点温度的运行情况，可有效防止开关柜的火灾发生，但由于开关柜内高压狭小的结构，无法进行人工巡查测温，因此实现温度在线监测是保证高压开关柜安全运行的重要手段。
2.高压开关柜运行温度监测方法的突破
长期以来，高压开关柜内触头运行温度很难监测，这是因为柜内具有裸露高压，且空间狭小，通常的温度测量方法不能使用。光纤光栅温度在线监测系统采用布置在各个触点的光栅传感器将温度信号通过光纤传至网络分析仪，由于利用了光纤光栅固有的绝缘性和抗电磁场干扰性能，并具有极高的可靠性和安全性，因此从根本上解决了高压开关柜内触点运行温度及柜内环境温度不易监测的难题。
3.光纤光栅传感结束介绍
光纤光栅传感器是用光纤光栅制成的一种新型光纤传感器。光纤光栅是20世纪90年代发展起来的一种新型全光纤无源器件，利用光纤光栅制成多种传感器如温度、应变、应力、加速度、压强等传感器。不同的光纤光栅传感器可具有不同的工作波长，因此可以利用波分复用技术，在一根光纤级联多个光纤光栅传感器作分布式测量。它具有体积小、重量轻、与光纤兼容、插入损耗低、性能长期稳定性好等特点。特别适合在易燃，易爆，和强电磁等恶劣环境下使用。
4.系统配置
光纤光栅温度传感器：型号：FBGTIIII2
光纤光栅解调仪：型号：PI01型（通道数可选，每通道可连接15~20个传感器）
温度测定范围-50～120℃；测量精度±.0.5℃；分辨率0.1℃；
可xx定位报警
一、电气设备过热的规律和特征及预测方法
1、外部热故障
电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因，在大电流作用下，接头温度升高，接触电阻增大，恶性循环造成隐患。此类故障占外部热故障的90%以上。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据，可以看到线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%，它们的平均温升约在30℃左右，其它外部接头的平均温升在20-25℃之间，结合近几年的检测经验，按温升的多少，可将外部故障分为轻微、一般和严重三种。、内部热故障
高压电气设备内部热故障的特点是故障点密封在绝缘材料或金属外壳中，如电缆，内部热故障一般都发热时间长而且较稳定，与故障点周围导体或绝缘材料发生热量传递，使局部温度升高，因此可以通过检测其周围材料的温升来诊断高压电气设备（如电缆）的内部故障。、电缆过热故障的部位
根据电力事故分析，电缆过热故障可引起火灾导致大面积电缆烧损，造成被迫停机，短时间内无法恢复生产，造成重大经济损失。通过对事故的分析，电缆接头过热是引起电缆火灾的直接原因、电缆接头过热是因为接头压接头不紧、接头氧化等导致接触电阻过大，长期的高温运行使绝缘下降并击穿，{zh1}导致电缆火灾的发生。、电缆过热故障的预测方法
根据对电缆过热故障特性的分析，预防电缆过热及火灾发生的有效方法是及时监测电缆接头温度，根据接头温度的变化趋势，分析电缆接头的老化程度，在电缆接头真正发生故障前发出报警。
发生接头过热的电缆大多为6KV以上的高压电缆，由于电压等级较高，常规的温度传感器不能满足安全的需要，而传统的光纤测温系统又存在扫描时间较长的缺点，PIONEER-P型光纤光栅测温系统则是监测高压带电设备过热故障的{zj0}选择。
二、PIONEER-P型光纤光栅测温系统介绍
1、PIONEER-P型光纤光栅测温系统的工作原理
PIONEER-P型光纤光栅测温系统由光纤光栅温度传感器、单模光缆（用于远距离信号传输）、光纤光栅传感网络分析仪及计算机等终端监测设备组成。系统工作时，光纤光栅传感网络分析仪内部光源发出连续的宽带光，经光缆传输到监测现场布设的光纤光栅温度传感器，这些传感器内部的测量敏感元件――光纤光栅对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，经同一传输光缆返回到光纤光栅传感网络分析仪内部探测器来测定出各个传感器所返回的不同窄带光的中心波长，从而解析出各监测点的温度值。由于多个传感器所返回的窄带光信号中心波长范围不同，所以可以将这些传感器串接组网实现多点同时测量，大大简化了传感器及引出线的布设，避免了以往逐点测量的不便。
2、PIONEER-P型光纤光栅测温系统的技术指标
测温范围： -55℃～+125℃
所有监测点测量时间：<1秒
测温精度： 0.5 ℃
测温分辨率：0.1℃
光纤传输距离：超过45km
防水性能： IP66
安装方式：无限制
传感器尺寸： Φ6×35mm
三、PIONEER-P型光纤光栅测温系统在电力行业的典型应用
PIONEER-P型光纤光栅测温系统采用光信号进行测量和传输，现场实现了无电检测。同时该系统使用光栅技术，检测信号以光信号中心波长为表征量，克服了传统光传感器依赖光强大小的缺点，实现了数字化检测，稳定性好，使用寿命长。
PIONEER-P型光纤光栅测温系统能实时监测并记录电力设备关键点的温度变化，预测可能引起火灾或设备故障的局部过热，为现场设备的安全运行提供可靠保证，同时又是高压电缆设备故障的温度记录器，能在设备故障之前发出报警及检修建议。中高压电缆接头的实时温度监测
中高压开关柜及开关接点的温度在线监测
主变压器内部连结处及有载分接开关的运行温度监测
准确测量冷却水温度和在线监测电机线圈的热点温度（局部短路）
准确测量油温和在线监测变压器绕组的热点温度
避雷器、轴承、蓄电池等其它设备的温度监测
一引言
背景
随着现代工业化的蓬勃发展，自动化管理水平也越来越高，我们所研究的光纤光栅测温系统
就是针对当前电力行业石油行业屡次发生火情隐患，号召国家政策而开发的一套全方位
测温系统。在温度监测中，温度传感头通常安装在户外，并且在电力方面还会有很强的电磁干扰，环境比较恶劣，传统测温技术如红外线测温、热电耦、热电阻、半导体温度传感、感温电缆等技术由于受各种因素的影响，经常会产生误差大、漏报、误报等现象。Esafe1000系列工业热点监测系统可在各类恶劣环境中，，进行实时、准确、安全、方便的温度监测。光纤光栅传感器作为目前国际上{zx1}一代的光纤传感器，具有本质防爆、抗强电磁干扰、电绝缘性好、防雷击、高精度、重量轻、体积小，能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个光纤光栅温度传感器进行分布式测量等优点。因此受到了世界范围内的广泛重视，并进行广泛应用。
系统功能说明
本系统采用{zx1}工艺生产技术，长期稳定性好，使用寿命长；光纤光栅信号处理器采用国际{zxj}地数字化解调技术，具有大容量实时在线信号采集处理和自检功能；监控计算机用户组态画面，可生动地显示传感器运行状况；系统可以综合各种安全监控参数，进行分析，有利于及时发现事故苗头，及时安全控制，实现生产和安全的双重监控功能。
从传感器到控制室感温测量及信号传输全部采用光信号，实现无电检测，本质安全防爆；
管理模块可实时显示各传感器的位置、温度信息，用户可通过此界面直观地了解设备的安全情况。报警时发生报警的传感器位置转为红色并闪烁。如系统配置声光xxx，则声光xxx同时动作；l光纤光栅感温火灾探测信号处理器可根据用户要求，设置预警和报警两种温度监测。并输出控制触点信号，作为报警和火灾情况，可与消防系统联动，及时进行检修；l
监控计算机上的组态软件，在线显示开关柜温度变化并进行声光报警l
二电力温度在线监测系统
1测温系统重要性
国电发［２０００］５８９号文说，做好防止电力生产重大事故的措施，是
保证电力系统安全稳定经济运行的重要条件，是制造、设计、安装、调试、生产
等各个单位的共同任务。因此，各有关方面都应认真贯彻落实二十五项重点要求。
本重点要求并不覆盖全部反事故技术措施，各单位应根据本要求和已下发的反事
故技术措施，紧密结合各自实际情况，制定具体的反事故技术措施，认真贯彻执
行。
随着现代电力工业不断向着大机组、大容量和高电压的迅速发展，运行条件更加苛刻，故障率逐渐增加，排除故障时间越来越长，造成的经济损失越来越大。为了保障发电和输变电系统的安全、，国内外电力行业普遍对电力设备运行的可靠性，提出了越来越高的要求。所以，对电力设备运行状态的在线检测、故障诊断和及时维修日益受到人们的高度重视。在电厂与变电站，有大量的室内室外高低压开关设备、变压器、电阻排、母线、隧道电缆、地下电缆，这些电力设备在长期的运营中会由于各种原因引起温度的异常而导致各类事故的产生。以电缆为例，美国在1965~1975年统计有3285次电气火灾事故，直接损失约4000万美元。日本曾对电力、钢铁、石油化学、造纸等工厂企业调查，有78%的单位发生过电缆着火。近20年来，我国火电厂发生电缆火灾140多次，有24个电厂发生过2次及以上电缆火灾事故，造成直接和间接损失达50多亿元。
引起火灾的原因分析
2引起火灾原因分析
引起电缆沟火灾的直接原因是电缆过负荷电缆中间头过热两个诱惑。电缆过负荷是设计上人为过错可避免，而电缆头过热是物质上的问题是无法预测的。这时需采用测温系统来解决
三石油在线温度监测系统
根据中华人民共和国国家标准<<石油化工企业设计防火规范>>中
第7．8．1条石油化工企业必须设置火灾报警系统。消防站内应设接受火灾报警的设施。
可也看出防止火灾的重要性。我们的测温系统关于石油行业主要有以下几点：
油罐测温输油管道
井下测温地热井
1油罐介绍
石化系统，大型储罐属于易燃易爆场所，在火灾发生的初期能及时进行预报，采取相应措施，可以将事故损失降低到{zd1}。但是，由于技术的原因，配套设施始终没有得到根本的解决，火灾事故时有发生，因此对大型储罐进行温度火灾探测受到关注与重视。
光纤光栅感温火灾探测系统使用光栅作为温度检测单元，其性能稳定，可靠性高；采用光纤进行信号传输，本质安全防爆；检测探头进行灵巧性设计，结构简单，可以进行带油无电安装，安装与维修方便；同时系统设计时充分考虑了现场使用的特殊性，现场测量单元能够有效地耐油防腐。在镇海炼油化工股份有限公司的使用过程中，光纤光栅感温火灾探测系统运行正常。传统的电传感器虽都符合防暴标准，但在某些情况下仍然可以成为点火源。因此，光纤光栅感温火灾探测系统在石油、化工等部门具有良好的应用前景，必将成为易燃易爆场合下温度火灾探测的理想产品。
2油井介绍
长期监测油井温度，测量次数不受限制
减少关井次数，增加原油累计产量
减少修井作业，减少原油泄漏对人员和环境所造成的危害
自控系统
自控系统在罐区、汽车发油区设监控分站，各监控分站之间采用工业以太网连接，实现信息共享。在行政区设一监控管理总站，监控管理总站可以对各监控分站进行监控，从而管理整体的生产情况。
。
储备管理信息化系统
储备管理信息化系统共分为自控、安防、网络三大系统。自控系统与安防系统在监控管理总站通过局域网实现信息共享，对各个监控点实行授权管理，以确保整个系统的安全性。同时各个系统都具有独立性，当监控管理总站出现故障时，自控监控系统、安防监控系统能独立工作。
大量火灾的发生，都是由于温度过高或过热引起的，当机房中的控制柜、电缆、电容、开关过载或损坏时，都会产生巨大的热量，如不及时发现，往往会导致事故或发生火灾，现有的火灾探测器仅能对已发生的火灾进行探测，而在火灾发生之前，环境温度为：－40℃－+ 68℃时，目前所有的线形定温火灾探测器（如：感温电缆）都无法发出警报
自行设定报警温度，对温度异变的幅度及异变的地点及时进行预报，在烟雾、火焰产生之前，在火灾自动报警系统及自动灭火系统动作之前，争取充足的时间，仔细分析原因、查找热源，及时发现隐患，及时防范，采取相应措施，避免发生重大事故或火灾。
MOI 科技自主开发的光纤光栅火灾报警系统采用全光纤测量方法，抗电磁干扰、防静电性能优越，适合电力系统、油罐温度监测等领域。
本系统稳定可靠，安装、操作简单，无需外加电源（适合危险区域），xx无误报，可加装于现有的火灾自动报警系统中，提供早期预警信号，其独有的 ROC（温升速率）报警功能，能对迅速产生的温度异变及时报警，弥补传统火灾自动报警系统的缺陷。
重大土木工程结构和基础设施体积大、跨度长、分布面积大、使用期限长，传统的传感设备组成的长期监测系统的性能稳定性和耐久性都不能很好地满足工程实际的需要。随着智能材料系统与结构的研究与发展，近年发展起来的高性能、大规模分布式智能传感元件，如光纤、形状记忆合金、压电材料、电阻应变丝、疲劳寿命丝（箔）、碳纤维、半导体材料等为重大工程结构与设施的健康监测系统发展提供了基础。采用智能材料可以制作性能更好的传感元件，特别是制作大规模表面附着式或埋入式传感分布阵列使结构的重要构件或整体具有感知特性，从而获得结构的性态响应数据。
基于土木工程智能监测的实际需要，对上述传感材料进行定性比较，如表1所示：
综合比较这些智能传感元件的各项指标，可以看出光纤传感器是土木工程健康监测的{zj0}选择。
光纤传感技术是现代通信的产物，是随着光纤及通信技术的发展而逐步发展起来的一门崭新技术。光在传输过程中，光纤易受到外界环境的影响，如温度、压力等，从而导致传输光的强度、相位、频率、偏振态等光波量发生变化，从而通过监测这些量的变化可以获得相应的物理量。光纤传感器机理主要包括强度型、干涉型以及布拉格光栅型三种。
三种光纤传感器的定性比较：
通过上述比较，光纤光栅传感器更适于土木工程结构的健康监测。与传统的基于电学量的传感器比较，光纤光栅传感器具有明显的优点：
? 不受潮湿环境影响，能避免电磁场的干扰，电绝缘性好；
? 耐久性好，具有抵抗包括高温在内的恶劣环境及化学侵蚀的能力；
? 质量轻，体积小，对结构影响小，易于布置；
? 既可以实现点测量，也可以实现分布式测量；
? 测量动态范围只受光源谱宽的限制，不存在多值函数问题；
? 检出量是波长信息，因此不受接头损失、光沿程损失等因素的影响，对环境干扰不敏感；
? 波长编码，可以方便实现{jd1}测量；
? 单根光纤单端检测，可尽量减少光纤的根数和信号解调器的个数；
? 信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；
? 灵敏度高，精度高；
? 光栅制作过程中没有机械损伤，使用方便；
? 光栅的长度小，只有毫米级，测量值空间分辨率高；
? 输出线性范围宽，在10000微应变范围内波长移动与应变有良好的线性关系，频带宽，信噪比高。
除了上述优点外，Alavie（1994）等人将布拉格光栅传感器埋入碳纤维复合材料测其应变的实验表明：在0～2000循环320000次后，光纤传感器仍没有出现劣化现象；Morey(1996)通过加速老化试验认为光纤布拉格光栅存活寿命大于25年。这些优点是其它传感器无法比拟的。所以，自从美国的Morey(1989)等人首次对光纤光栅的应变与温度传感研究以来，世界各国都对其十分关注并开展了广泛的应用研究，并取得了丰硕的成果，在短短的10多年时间里光纤光栅已成为传感领域发展最快的技术。目前的研究已发展到实际工程应用阶段。
MOI 科技有限公司，是 市科委认定的高新技术企业，从事光纤传感产品的开发、生产、销售和服务。公司自主开发的光纤传感产品已成功应用于国内桥梁、建筑及海洋采油平台等大型结构的安全监测，并针对电力、石油石化工程的检测和计量需求推出了完整的解决方案，包括油罐多参量自动检测系统、井下温度和压力分布式实时监测系统、输油管道温度与结构变形监测系统、高压电缆及开关柜温度监测系统等。
油罐多参量自动监检测系统
通过光纤光栅检测系统对油库油罐进行远程信息化管理，可以对油库油罐的液位、温度、压力、流量、容积等参量进行远程检测和计量。该系统采用光纤光栅传感技术和光纤传输技术，具有精度高、成本低、易操作、本质安全、使用寿命长等特点，现场不带电、不引雷、无电源、无热源，保证被测现场{jd1}安全，可实现实时、高精度、远程集中自动化管理。
光纤光栅井下压力和温度监测系统
可用于井下温度和压力分布梯度实时监测，配合各种测井仪器得出随井深度变化的温度和压力曲线，可用来划分地质剖面，测定地热梯度，水泥面上返高度和套管外液体流动等。
温度测量范围：-50℃— +350℃
温度测量精度：±0.5℃，±1℃
温度分辨率：0.1℃
压力测量范围：0—5Mpa，5Mpa—10Mpa，10—15Mpa，15Mpa—20Mpa，0—25Mpa
压力测量精度：±0.5%F?S
工作温度范围：0— +80℃，0— +240℃，0— +350℃
分布式光纤光栅火灾预警系统
光纤光栅温度探测单元和光纤信号传输线均不载电流，本质防爆且无需现场供电，非常适合用于易燃易爆的油库、加油站、天然气储备等场所，以及高压电缆、开关柜等。本系统沿着一根光纤可以串接大量的探测单元、布置在很大的探测范围内。甚至整个油库区用一根或几根分布式光纤火灾传感器就可以完成监测任务。
一、 光纤光栅传感系统组网方案
光纤光栅应变传感器按照桥梁监测的需要布设在相应的监测点，由于多个光纤光栅应变传感器具有不同的反射光中心波长，所以可以通过一根光纤串接成为光纤光栅传感链。传感链的两端分别用接头引出，其中一个接头连接到光纤光栅传感网络分析仪的一个通道进行实时监测，另外一个接头可以做为可靠性备份。
为了xx温度变化对桥梁安装的光纤光栅应变传感器的影响，可以在光纤光栅应变传感器的附近或等温度场的其他位置布设光纤光栅温度传感器进行补偿。光纤光栅温度传感器可以单独串接成一条传感链，也可以与多个光纤光栅应变传感器混合串接成一条传感链。如下图所示：
二、详细说明
1、 表面安装式应变传感器布设方法
FBGS312R2型表面安装式光纤光栅应变传感器（以下简称应变传感器）可以通过螺栓方便地固定在钢结构或混凝土表面。
用于钢结构表面时，首先通过电容放电枪将特制的螺栓焊接在钢结构的表面，螺栓之间通过模板来xx定位；然后将应变传感器放置到位并通过螺母紧固在钢结构的表面。用于钢结构表面的应变传感器标距为30mm左右（可定制），螺栓及模板为光纤光栅应变传感器的配套附件。如下图所示：
用于混凝土表面时，首先需要用冲击电钻打安装孔，安装孔之间通过模板来xx定位；然后将应变传感器放置到位并通过螺母紧固在混凝土的表面。用于混凝土表面的应变传感器标距为70mm左右（可定制），螺栓及模板为光纤光栅应变传感器的配套附件。
2、表面式光纤光栅温度传感器布设方法
FBGT11211型表面式光纤光栅温度传感器（以下简称温度传感器）可以粘接在钢结构或混凝土表面。
3、 电容放电枪及焊接工艺简介
1）电栓焊机及接触型电容放电焊枪
电栓焊机为便携式设备，重量为十几公斤，可以在100 至 240伏范围内任意交流电压下工作，{zd0}功率500瓦，非常适合在野外现场施工使用。
接触型电容放电xx有完整三脚架，可以透过镀锌层或氧化层进行焊接。具有可变基准速度调节器将允许操作人员在镀层钢板上慢速焊接以及在铝板上进行快速焊接，其轴承面可以增大以增加基准定位和减少摆动。当操作中需用模板时，可配置头锥嘴。
电栓焊机电容放电枪
2）焊接工艺及焊接特点
将螺栓装夹在电容放电枪的固定端。
根据焊接螺栓的直径，将电容放电枪中的电容充电至预定电压。螺栓头与钢板进行接触。
触动开关后，储存的能量以高压电流脉冲的方式释放出来，将螺栓头融化并产生电弧。
回弹弹簧将螺栓压回钢结构表面融化区域产生充分的融合。如下图所示：
电容放电焊接具有如下特点：
焊接迅速（小于1毫秒）
无焊接痕迹，不影响钢结构的坚固性
焊点比基料或螺栓还要坚固防干扰可焊接电镀或油漆过的材料设备轻便且便于使用
4、光纤光栅传感器的连接方式
光纤光栅传感器之间的连接有两种方式：
1） 熔接
可以根据工程现场的监测需要，由我公司根据客户的要求直接将多个光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器熔接成一条链，并通过标准光纤接头引出。客户在使用时直接将传感链布设在桥梁的相应位置即可，操作十分简便。
客户也可以在工程现场用熔接机将多个光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器进行熔接。
2） 通过标准光纤接头连接
我公司可以根据客户的要求，在出厂时为光纤光栅传感器两端熔接标准光纤接头，客户在现场使用时用光纤法兰盘进行连接即可。优点是现场操作简便，缺点是连接头会引入较大损耗，影响引出光纤的传输距离。
5、单根光纤传感链能够串接的光纤光栅传感器的{zd0}个数
与光纤光栅传感器的测量范围有关。具体如下：
光纤光栅传感系统的光波长测量范围为1525nm～1565nm，即40nm（40000pm）范围。
对于光纤光栅应变传感器，反射光波长变化1pm对应于1.2个微应变。
对于光纤光栅温度传感器，反射光波长变化1pm对应于0.1℃。
举例来说：如果光纤光栅应变传感器的量程为1200με，则单根光纤上可以串接40个应变传感器。
如果光纤光栅温度传感器的量程为100℃，则单根光纤上可以串接40个温度传感器。
或者说，单根光纤上可以同时串接20个量程为1200με的光纤光栅应变传感器和20个量程为100℃的光纤光栅温度传感器。
事实上，在桥梁监测现场环境中，各个监测点的温度变化趋势基本相同（随气温升高而同时升高，具体值可能不同），而且许多情况下可以预先计算出监测点所受应力的方向（拉应力或压应力），所以在空间位置上相邻的两个光纤光栅之间的中心波长间隔可以进一步减小，从而使各自量程增加，由此可使单根光纤上串接更多数量的光纤光栅传感器。
6、光纤光栅传感系统的传输距离
光纤光栅传感器之间采用熔接的方式进行连接时，每根光纤光栅传感链能够传输的{zd0}距离约为50km。
光纤光栅传感器之间采用光纤接头连接时，每根光纤光栅传感链能够传输的{zd0}距离会有所减小，一般为20～40km。
三、光纤光栅传感系统用于桥梁健康监测的特点
1、准分布式全光测量及传输
光纤光栅传感器本身为无源器件，温度感测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，不受电磁干扰
只需为集中监测站及无人值守监测站供电
2、测量精度高且具有准确的测点空间定位能力
光纤光栅温度传感器的测温精度为±0.5℃，测温分辨率为0.1℃
光纤光栅应变传感器的测量精度为±5με，应变分辨率为光纤光栅传感器结构小巧且布设距离没有限制，可以准确定位各测点的空间位置。
3、系统安装及长期使用过程中无需定标
光纤光栅为{jd1}量测量，本质稳定，不存在零点漂移
由于光纤光栅采用光中心波长表征温度测量值，属于数字量，光源的老化衰减及传输光纤布设、使用过程中由于弯曲、扰动而引入的光信号衰减不影响测量精度
我公司的光纤光栅传感网络分析仪无可动部件，长期使用无需重新标定。
4、 引出线少，系统成本低
几十个光纤光栅传感器可以通过单根光纤引出，每公里室内光缆的价格仅为几百元，每公里铠装光缆的价格仅为三、四千元。系统引出光缆成本大大低于传统压阻式或振弦式传感器引出电缆的成本。
表面式光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器均可以多次回收使用，大大降低了单次测量成本。
5、系统集成度高，维护方便
光纤光栅传感网络分析仪可以同时用于温度、应变、位移、加速度、压力等不同类型光纤光栅传感器的
光纤光栅传感网络分析仪的单个通道就可以同时监测一根光纤传感链串接的几十个光纤光栅传感器；
多通道光纤光栅传感网络分析仪可以实时监测成百上千点的温度和应变；
多台光纤光栅传感网络分析仪可以通过光纤数据收发器组网来实现上千公里内超过一万个点的温度和应变实时监测。
6、高可靠性
光纤光栅应变传感器在几百个微应变范围内反复拉压，经过2000万次疲劳试验，零偏值仅变化三、四个微应变。
光纤光栅传感器可在0.5Mpa水压中正常工作3个月以上。
光纤光栅传感器的引出光缆可以选用具有优异机械性能的全介质自承式光缆或铠装光缆。
每条传感链的首端及尾端均通过接头引出，正常工作过程中只需将首端接头连接到监测站即可实现所有测点的远程自动监测。一旦施工或使用过程中不可抗拒因素导致传感链断损，可以将该传感链对应的尾端接头也连接到监测站，此时该传感链的所有传感器以断点为界分别经由首端接头和尾端接头将各自测温信号传送给监测站，实现传感链的愈合。
7、使用寿命长
大型结构长期在线健康监测需要测试多种参数，包括结构参数和环境参数，结构的裂纹乃至破坏的主要表象就是应力过大、变形过大。应力测试在结构的长期健康监测中至关重要，就桥梁应力测试而言：①传统的电阻应变片传感元件的性能也在不断的提高，作为钢结构的短期应变测量，还是能满足工程要求的；但其受环境影响较大，由于温漂和零漂的影响，长期应变测试的结果会严重失真。②在混凝土内部应力的测试中，短期观测可使用电阻应变片式的应变砖，而工程中更多地使用振弦式应变传感器。后者输出信息为频率特征，不受导线长度的影响，灵敏度和稳定性也较好。由于钢弦蠕变的原因，国产钢弦式应变传感器的正常使用期为3年左右。③由于机电类传感器的长期稳定性不好，桥梁结构的长期应变测试，通过国内外同行的大量实践，已将应变传感器锁定在光纤传感器上。
MOI的光纤光栅传感器具有多种封装结构，可以广泛应用于对大坝、桥梁、船闸、边坡、隧道等岩土工程、地下工程及高速公路进行长期健康安全监测。目前，应变测试的主导产品是光纤布喇格光栅(FBG)传感器，它不仅具有普通光纤传感器的许多优点，还有一些明显优于普通光纤传感器的地方：其中最重要的就是它的传感信号为波长调制。这一传感机制的好处在于：①测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和测量仪器老化等因素影响；②避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固定参考点的需要，能实现长期{jd1}测量；③能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个布喇格光栅，对结构的应变和温度等进行高分辨率和大范围的分布式测量。当前，光纤光栅传感器被普遍认为是实现“光纤灵巧结构”、“光纤机敏材料”的理想器件。其在航空航天器、石油化学工业设备、电力设备、船舶结构、建筑结构、桥梁结构、医疗器具、核反应堆结构等都有广泛的应用。
图1
和反向耦合模的有效折射率neff，任LFBG传感技术是通过对在光纤内部写入的光栅反射或透射布喇格波长光谱的检测，实现被测结构的应变和温度量值的{jd1}测量，其传感原理如附图1所示。而FBG的反射或透射波长光谱主要取决于光栅周期
何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅布喇格波长的漂移即有：
（1）LDB=2neff ?lD
的变化，并且光纤本身所具有弹光效应使得有效折射率neff也随外界应变状态的变化而变化，这为采用光纤布喇格光栅制成光纤应变传感器提供了最基本的物理特性。L在所有引起光栅布喇格波长漂移的外界因素中，最直接的为应变参量，因为无论是对光栅进行拉伸还是压缩，都势必导致光栅周期
应力应变引起光栅布喇格波长漂移可以由下式给予描述：
（2）
式中为光纤的弹光系数；为应变ε引起的波长变化的灵敏度系数，由于温度
变化而引起的Bragg波长变化量（3）
为温度T引起的波长变化的灵敏度系数，为FBG的热膨胀系数，为FBG的热光系数。由式（2）可知，基于此原理的FBG应变传感器是以光的波长为最小计量单位的，而目前对FBG波长移动的探测达到了pm量级的高分辨率。因而其具有测量灵敏度高的特点，而且只需要探测到光纤中光栅波长分布图中波峰的准确位置，与光强无关，对光强的波动不敏感，比一般的光纤传感器具有更高的抗干扰能力。由于拉、压应力都能对其产生Bragg波长的变化，因此该传感器在结构检测中具有优异的变形匹配特性，其动态范围大（达10000×10-6ε）和线性度好。另一方面，在应变测量中，为了克服温度对测量的影响，由公式（3）可以看出，在测量系统可采用同种温度环境下的FBG温度补偿传感器进行克服。
附图2 是FBG分布传感系统的原理图。准分布的多个FBG,通过不同FBG的反射光波长，与待测结构沿程各测量点相对应，分别感受待测结构沿线分布各点的应力应变，使其反射光的波长发生改变，改变的反射光经传输光纤从测量现场传出；通过FBG解调器探测其波长改变量的大小，并将之转换成数字信号，由二次仪表计算出待测结构的各个测点的应力应变的大小及在整个待测结构的分布状态。
图2
光纤光栅传感系统用于桥梁健康监测的特点
1、准分布式全光测量及传输
光纤光栅传感器本身为无源器件，温度感测及传送均为光信号，因而监测现场没有电子设备，不受电磁干扰
只需为集中监测站及无人值守监测站供电
2、测量精度高且具有准确的测点空间定位能力
光纤光栅温度传感器的测温精度为±0.5℃，测温分辨率为0.1℃
光纤光栅应变传感器的测量精度为±1με，应变分辨率为光纤光栅传感器结构小巧且布设距离没有限制，可以准确定位各测点的空间位置。
3、系统安装及长期使用过程中无需定标
光纤光栅为{jd1}量测量，本质稳定，不存在零点漂移
由于光纤光栅采用光中心波长表征温度测量值，属于数字量，光源的老化衰减及传输光纤布设、使用过程中由于弯曲、扰动而引入的光信号衰减不影响测量精度
我公司的光纤光栅传感网络分析仪无可动部件，长期使用无需重新标定。
3、 引出线少，系统成本低
单根光纤可以串联30多个传感器，避免了传统传感器单个单线的多线烦恼。
几十个光纤光栅传感器可以通过单根光纤引出，每公里室内光缆的价格仅为几百元，每公里铠装光缆的价格仅为三、四千元。系统引出光缆成本大大低于传统压阻式或振弦式传感器引出电缆的成本。
表面式光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器均可以多次回收使用，大大降低了单次测量成本。
5、系统集成度高，维护方便
光纤光栅传感网络分析仪可以同时用于温度、应变、位移、加速度、压力等不同类型光纤光栅传感器的
光纤光栅传感网络分析仪的单个通道就可以同时监测一根光纤传感链串接的几十个光纤光栅传感器；
多通道光纤光栅传感网络分析仪可以实时监测成百上千点的温度和应变；
多台光纤光栅传感网络分析仪可以通过光纤数据收发器组网来实现上千公里内超过一万个点的温度和应变实时监测。
6、高可靠性
光纤光栅应变传感器在几百个微应变范围内反复拉压，经过2000万次疲劳试验，零偏值仅变化三、四个微应变。
光纤光栅传感器可在0.5Mpa水压中正常工作3个月以上。
光纤光栅传感器的引出光缆可以选用具有优异机械性能的全介质自承式光缆或铠装光缆。
每条传感链的首端及尾端均通过接头引出，正常工作过程中只需将首端接头连接到监测站即可实现所有测点的远程自动监测。一旦施工或使用过程中不可抗拒因素导致传感链断损，可以将该传感链对应的尾端接头也连接到监测站，此时该传感链的所有传感器以断点为界分别经由首端接头和尾端接头将各自测温信号传送给监测站，实现传感链的愈合。
7、使用寿命长
所有传感系统采用的原材料多属于光通讯领域，有严格的寿命限制，光通讯行业要求所有的元器件使用寿命25年。
1我国大坝分布式光纤监测技术应用概况
20年代，光纤监测技术伴随着光导纤维及光纤通信技术的发展而迅速发展起来。与传统的监测技术相比，光纤监测技术有一系列独特的优点：
光纤传感器的光信号作为载体，光纤为媒质，光纤的纤芯材料为二氧化硅，因此，该传感器具有耐腐蚀，抗电磁干扰，防雷击等特点，属本质安全。
光纤本身轻细纤柔，光纤传感器的体积小，重量轻，不仅便于布设安装，而且对埋设部位的材料性能和力学参数影响甚小，能实现无损埋设。
灵敏度高，可靠性好，使用寿命长。
分布式光纤监测技术除了具有以上的特点外，还具有以下二个显著的优点：
可以准确的测出光纤沿线任一点的监测量，信息量大，成果直观。
光纤既作为传感器，又作为传输介质，结构简单，不仅方便施工，潜在故障大大低于传统技术，可维护性强，而且性能价格比好。
年代后期在新疆石门子水库首次利用分布式光纤监测技术测量碾压砼拱坝温度以来，至今已有多个工程应用，并且，我国已有专门从事分布式光纤监测仪器设备制造厂——宁波振东光电有限公司，发展极为迅速。
于水电水利工程中有许多物理场需要监测，如温度场、应力场、位移场、渗流场，等等。以往采用单点监测方法，测点少，成果不直观，需要通过分析才能最终了解 场的情况，这种传统的单点监测方法不仅费工、费时、费钱，而且效果也不理想。而如果采用分布式光纤监测技术就可以准确地测定光纤沿线任一点上的温度、应力 和位移，信息量大，成果直观。如果将光纤按一定的网络铺设，可实现对大坝安全的全方位监测，可以克服传统点式监测容易漏测和渗流难以定位的弊端，极大提高 多支，竟未测出坝基长达486m廊道漏水才被发觉，这充分说明点式监测的局限性，因此，分布式光纤监测技术倍受青睐。从监测内容看，当前我国应用大致可分为四类。
{dy}类是温度监测。如设置于新疆石门子碾压砼拱坝内的分布式光纤温度监测系统，设置于三峡大坝内的分布式测温系统，设置于广东长调水电站砼面板的温度监测系统，等等。由于分布式光纤监测测点多，信息量大，都获得了较好的监测成果，较全面地反映了大坝温度场的分布情况。
第二类是渗流定位监测。如设置于广东长调水电站面板周边缝的分布式光纤温度——渗流监测系统。水库蓄水期间，即发现周边缝有几处渗漏点，对渗漏定位相当有效。
三类是位移和随机裂缝监测。如设置于隔河岩电站水库覃家田滑坡中的螺旋型分布式光纤位移监测系统，设置于湖北古洞口面板堆石坝面板上的随机裂缝光纤自诊断 系统。由于单模光纤抗拉强度不高，能测随机裂缝的缝宽不大，当裂缝大于2mm时，光纤易被拉断。因此，对随机裂缝的监测生命期尚不长。
第四类是裂缝监测。如设置于古洞口面板堆石坝周边缝面板间缝的准分布式光纤测缝计监测系统。通过监测，也获得了光纤测缝计埋设处缝宽变化的较好效果。
当前，在建和拟建的水电水利工程，如索风营水电站、景洪水电站、三板溪水电站、水布垭水电站、坦肯水电站、锦屏一级水电站、瀑布沟水电站、拉西瓦水电站等等，在大坝安全监测中，都正在或计划采用分布式光纤监测系统。
布式光纤监测技术在碾压混凝土坝的应用发展较快，继新疆石门子碾压混凝土拱坝后，索风营碾压混凝土重力坝，景洪碾压混凝土重力坝都已经和准备应用。对碾压 混凝土坝，分布式光纤监测具有较大的应用优势，因为它对施工干扰小，它既具有监测温度场的功能，又兼有对碾压层面进行渗流定位监测的功能。从目前应用情况 来看，光纤网络布置有二种形式。一种是平面网络形式，光纤连续地沿坝体横断面自下而上作蛇形布置；另一种是空间网络形式，取某坝段作监测对象，光纤自下而 上连续地沿水平截面从左至右或从右至左作蛇形布置。空间网络布置不仅可以监测多个横断面的温度场，了解施工期和运行期坝体温度空间分布和变化情况，而且可 以对碾压层面进行渗流定位监测。
2两种分布式光纤监测系统
分布式光纤监测系统其实是分布调制的是光纤传感系统。所谓分布调 制，就是沿光纤传输路径上的外界信号以一定的方式对光纤中的光波进行不断调制（传感），在光纤中形成调制信息谱带，并通过独特的检测技术，介调调制信号谱 带，从而获得外界场信号的大小及空间分布。因此，分布式光纤监测系统通常由激光光源，传感光纤（缆）和检测单元组成，是一种自动化的监测系统。
按照调制方式的不同，分布式光纤监测系统分为分布式传光型光纤监测系统和分布式传感型光纤监测系统或准分布式光纤监测系统和分布式光纤监测系统。
2.1光纤监测系统
布式传光型光纤监测系统的特点是：将呈一定空间分布的相同调制类型的光纤传感器耦合到一根或多根光纤总线上，通过寻址、介调检测出被测量的大小。分布式传 光型监测系统实质上是多个分立式光纤传感器的复用系统，故又称准分布式光纤监测系统或非本征型分布式光纤监测系统。光纤总线仅起传光作用，不起传感作用。 根据寻址方式不同，分布式传光型光纤监测系统可分为时分复用、波分复用、频分复用、偏分复用和空分复用等几类。其中，时分复用、波分复用和空分复用技术较 成熟，复用的点数较多。
1时分复用
时分复用靠耦合于同一根光纤上的传感器之间的光程差，即光纤对光波的延迟效应来寻址。当一脉宽小于 光纤总线上相邻传感器之间的传输时间的光脉冲自光纤总线输入端注入时，由于光纤总线上各传感器距光脉冲发射端的距离不同，在光纤总线的终端（或始端）将会 接收到许多光脉冲，其中每一个光脉冲对应光纤总线上的一个传感器，光脉冲的延时即反应传感器在光纤总线上的地址，光脉冲的幅度或波长的变化即反应该点被测 量的大小。在这里，注入的光脉冲越窄，传感器在光纤总线上的允许间距越小，可耦合的传感器越多，但是，对介调系统的要求越苛刻。
2波分复用
分复用是通过光纤总线上各传感器的调制信号的特征波长来寻址。当光源发出的连续宽带光（经光波长编码）注入光纤总线时，在光纤传感器与监测量发生耦合作 用，对该宽带光有选择地反射回相应的一个窄带光，并沿原传输光纤返回，其余宽带光则直接透射过去继续前进，遇到第2解码系统即可求出被测信号的大小和位置。该法由于一些实际部件的限制，总线上允许的传感器数目不多， 个。
3频分复用
频分复用是将多个光源调制在不同的频率上，经过各分立的传感器汇集在一根或多根光纤总线上，每个传感器的信息即包含在总线信号中的对应频率分量上。采用光源强度调制的频分复用技术可用于光强调制型传感器，采用光源光频调制的频分复用技术可以用于光相位调制型传感器。
4空分复用
空分复用是将各传感器的接收光纤的终端按空间位置编码，通过扫描机构控制光开关选址。这时，开关网络应合理布置，信道间隔应选择合适，以保证在某一时刻单光源仅与一个传感器通道相连。空分复用的优点是能够准确地进行空间选址，实际复用的传感器不能太多，以少于10个为佳。
公司研制的准分布式光纤监测系统都是采用了光纤光栅传感器，传感信号为波长调制，系统采用波分复用技术。
组成的准分布式光纤监测系统，采用的是根据光强调制的测缝计，询址采用的是时分复用技术。
准分布式光纤监测系统通过将多个相同类型或不同类型的传感在一条光纤上串接复用，减少了传输线路，方便了施工，大大简化了线路的布设。并且，可以实现多点同时测量，避免了以往逐点测量不同步的弊端。但是，准分布式光纤监测系统存在如下不足：
由于分布式传光型光纤监测系统是通过一条光纤将若干个光纤传感器串接而成，系统的光功率损耗较大，因此，一条光纤只能接入有限的光纤传感器，如分布式光纤光栅监测系统一般仅能接入8—12个光纤传感器。
分布式传光型光纤监测系统实质上是多个单测点光纤传感的串接复用系统。一旦系统埋设安装后，测点无法增加。
2.2光纤监测系统
分布式传感型光纤监测系统的特点是，利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，光纤总线不仅起传光作用，还起传感作用，所以分布式传感型光纤监测系统又称本征分布式光纤监测系统，或全分布式光纤监测系统，简称分布式光纤检测系统。
分布式传感型光纤监测系统有下列优点：
信息量大。分布式传感型光纤监测系统能在整个连续光纤的长度上，以距离的连续函数的形式传感出被测参数随光纤长度方向的变化，即光纤任一点都是“，它的信息量可以说是海量信息。
结构简单，可靠性高。由于分布式传感型光纤监测系统的光纤总线不仅起传光作用，而且起传感作用，因此结构异常简单，方便施工，潜在故障少，可维护性好，可靠性高。
使用方便。光纤埋设后，测点可以按需要设定，可以取2m距离为一个测点，也可以取1m距离为一个测点等，按需要可以改变设定。因此，在病害定位监测时极其方便。
性能价格比好。目前，光纤价格不高，一条光纤的测点又可达成百上千个，因此，每一个测点的价格就远远低于传统单测点的价格，性能价格比相当好。
分布式光纤监测系统相对于电信号为基础的传感监测系统和点式光纤监测系统而言，无论是从监测技术的难度、监测量的内容及指标，还是从监测的场合和范围都提高到了一个新的阶段。
3、展望
前，分布式光纤监测系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR最初用于评价光学通信领域中光纤、光缆和耦合器的性能，是用于检验光纤损耗特性、光纤故障的手段，其工作机理是 脉冲激光器向被测光纤发射光脉冲，该光脉冲通过光纤时由于光纤存在折射率的微观不均匀性，以及光纤微观特性的变化，有一部分光会偏离原来的传播向空间散 射，在光纤中形成后向散射光和前向散射光。其中，后向散射光向后传播至光纤的始端，经定向耦合器送至光电检测系统。由于每一个向后传播的散射光对应光纤总 线上的一个测点，散射光的延时即反应在光纤总线上的位置。
种成分：
）散射，其频率与入射光相同；
）散射，其频率与入射光相差几十太赫兹；
由光子与光纤内弹性声波场低频声子相互作用而引起的布里渊（Brillouin）散射。其频率与入射光相差几十吉赫兹。
此，时域分布光纤检测系统按光的载体可分为三种形式：基于拉曼散射的分布式光纤检测系统、基于瑞利散射的分布式光纤监测系统和基于布里渊散射的分布式光纤 检测系统。当前，前二种形式的研究和应用较多，后一种形式是国际上近年来才研发出来的一项{jd0}技术，国内研究才刚刚起步。由于后一种形式可用来测量光纤沿 线的应变分布，可以预计，不久在这方面将有所突破，并且前二种形式将发展成更多的应用种类，逐渐向大坝安全监测的各个领域渗透。光纤网络布置形式将更趋丰 富多样，更趋科学合理。
与此同时，准分布式光纤监测系统将获得较大发展，以光纤应变计组成的三向应变和二向应变的准分布式监测系统将面世；同一坝 段一些非物理场类监测量，如裂缝监测，以及同一区域一些非物理场类监测量，如预应力监测，将出现更多的准分布式光纤监测系统，从而使相关量获得同步观测， 大大提高观测资料的质量。
4、结语
分布式光纤监测技术是当代高科技的结晶，是一种理想的大坝安全监测系统，广大安全监测工作者应予以积极推广。
分布式光纤经久耐用，安全可靠，由它构成的网络可以遍布坝体，这些光纤网络犹如神经系统，可以感知坝体各部位相关信息，大坝因此而有望成为一种机敏结构。
可以感觉到，光纤智能大坝正在悄悄地向我们走来。
一、前言
近年来，光纤光栅在光纤通信以及光纤传感领域得到了很大的发展。以光纤光栅技术为基础的光纤光栅传感器正成为传感器研究领域的又一大热点。由于有波长解码、易构成分布式结构、抗电磁干扰强等特点，光纤光栅传感器（FBG）已经成为各种参量检测的重要的传感工具。
FBG传感器的关键技术无疑就是波长漂移的检测。到现在为止，出现了各种各样的检测方法，包括光谱仪检测法、匹配光栅法、可调谐Fabry- Perot法、非平衡Mach-Zehnder干涉仪跟踪法、可调谐光源法等等。随着光通信领域中OTDM、DWDM等技术的发展，能实现多波长检测的分 布式FBG波长检测技术已经出现，并且，它将会在实践中发挥越来越重要的作用。
二、分布式光纤光栅传感器反射波长检测方法
用光纤光栅构成的传感系统，由于传感量主要是以波长的微小位移为载体，所以其中应有精密的波长或波长变化检测装置。对光纤Bragg光栅的理论分析和 实验研究表明，FBG的温度和应变灵敏度很小。在Bragg波长为1500nm时，典型的温度和应变灵敏度分别为0.011nm/℃和 0.0012nm/me。因此，ΔlB （FBG的反射光波中心波长，亦称为特征波长）的检测精度直接限制了整个系统的检测精度，ΔlB的检测技术也就成为光纤光栅传感的关键技术之一。下面介绍 几种信号解调技术。
1、光谱仪检测法
对光纤光栅传感器的波长移位最直接的检测
方法就是用光谱仪检测输出光的ΔlB ，如图1。 这种方法的优点是设备结构简单，适合实验室使用；缺点是以色散棱镜或衍射光栅为基础的传统光谱仪分辨率低，无法满足要求。虽然高分辨率的光纤光谱分析仪可 以满足要求，但是这类光谱仪的价格昂贵，体积庞大，由此构成的系统缺乏必要的紧凑性和牢固度。更为重要的是它不能直接输出对应波长变化的电信号，这对于测 量结果的记录、存储和显示，以及提供给控制回路必要的电信号以达到工业生产过程自动控制都是极为不利的。
2、匹配光栅法
这种方法就是用一个与传感光纤Bragg光栅相匹配的接收光栅去跟踪传感光栅的波长变化，进行匹配滤波，由两个光栅相匹配时接收光栅的波长去推知传感 光栅的波长。如图2所示，每个接收FBG通过各自的伺服系统与对应的传感FBG锁定在一起，构成传感/接收FBG对。所有的接收FBG串接在一起。接收 FBG的Bragg波长仍然由PZT（压电陶瓷）的驱动电压控制，并且给每一个PZT的驱动电压引入一个不同频率的交流调制信号，这样光电探测器的输出就 是一个包含不同频率分量的交流信号。当某一个传感光栅的波长由于外界物理量的变化而发生改变时，则包含该频率成分的交流信号的幅值就会下降，伺服系统就会 改变相应PZT的驱动电压，使之重新达到匹配。图2中只画出了两个传感光栅，实际上能够在一根光纤中复用的{zd0}传感器数目取决于被测物理量的{zd0}范围和光 源光谱带宽。
匹配光栅法的优点是结构简单，而且最终检测的反射光强无{jd1}要求，所以各类强度噪声都不会对输出结果有影响。
这种方法的不足之处，一是要求两个光栅严格匹配；二是受参考光栅应变量的限制，传感光栅的测量范围不能很大；三是PZT的响应速度有限，使这种方法只适用于测量静态或低频变化的物理量，对于声振动等频率较高的物理量，则能力有限。
3、应用光栅阵列波导光栅的分布式FBG的快速解调技术
应用AWG（阵列波导光栅）的分布式光纤光栅传感器波长解调的传感系统如图3所示。该解调系统由宽带光源、光路耦合器、阵列波导光栅AWG、多光电探 测器/前置放大器、数据处理器/微计算机等部分组成。宽带光源发出的光经过耦合器、单模光纤进入到光纤Bragg光栅传感阵列，光纤Bragg光栅传感阵 列的反射波长信号又经过耦合器进入到阵列波导光栅AWG中，而AWG本身的特性能将入射光分成不同波长的窄带到多个通道中。这里将FBG的各个波长之间分 散一些，同时保证每一个FBG的中心波长lbi（1≤i≤n）随着被测量的变化范围都在相邻的AWG的两个通道的中心波长之间，也就是说lbi在lam 和lam+1之间，这样就能够避免解调时的相互干扰。同时每个窄带光通道中出来的光信号也就对应着一个光纤光栅传感器FBG。光电管PD的输出则经过前置 放大器进入到数据处理器或者是高速微计算机中，我们通过计算机或处理器对前置放大器输出信号的检测就能确定相应光电管PD电流的变化量。正常情况下，各个 通道的中心波长对应各个FBG的中心波长，一旦现场的温度或应力发生变化，那么相应FBG的反射中心波长就会发生漂移，而这会使反射光在相应通道中透过的 光强也会发生变化（减弱）。当通道输出的光强减弱了，那么对应PD的电流就会减小，而这个微弱的变化量通过放大处理进入到数据处理器就可以被检测到了。
这种方法的优点是：精度高（0.5pm以上）；由于采用了阵列波导AWG技术，使得解调的速度大大提高。另外，这种方法可以检测大量的FBG。
4、使用双波长光纤Bragg光栅的时分复用传感系统
实验装置如图4所示，5个相同的双波长DWFBG（S1~S5）串在一起，每相邻的两个分别由D1~D4隔开来构成时分复用传感系统。Fabry- Perot激光管FP1、FP2用于产生双波长脉冲，FP1偏置在门限电压，PSG开关控制它的增益。FP2由直流驱动，其发出的激光经耦合器耦合后到 FBG1和FBG2—FBG1和FBG2的Bragg波长调制成与传感阵FBG一样。由FBG1和FBG2反射回的光经耦合器2和极化控制器、隔离器1和 耦合器1射入FP1，在光射入FP1过程中，双波长激光脉冲就产生了，于是激光脉冲通过隔离器2和耦合器3到达传感阵列。从传感阵列FBG中反射回的脉冲 通过与PSG同步的光强调制器解复用，利用光谱分析仪OSA就能检测到解复用后的信号。这种方法的优点是波长解码，而且实现了分布式测量；缺点是精度还不 够高，实际中的操作相对复杂。
5、应用波长扫描光纤激光器解调方法
波长扫描光纤激光器WSFL在目前的应用中能够准确的测量应力，在其腔体内有扫描可调谐滤波器，可及时连续反复地在几十个纳米的范围内扫描激光波长， 实验装置如图5所示。WSFL带隔离器、耦合器和掺饵光纤（980nm泵浦）组成的单方向环路，作为内腔扫描滤波器的F-P可调谐滤波器带宽 0.27nm，自由光谱范围是68nm（1512nm～1579nm）。通过三角波调制F-P滤波器来产生1525nm到1565nm的扫描波，并且频率 是130Hz，输出的激光直接进入传感光栅阵列、参考光栅和F-P腔。这种方法的优点是提供了高功率信号、光源的范围可调谐和窄瞬间谱线宽；缺点是使用了 F-P可调谐滤波器，激光器的输出相比于线性调制信号在扫描范围内呈现出非线性。
6、带光栅标尺的多个FBG传感系统
实验装置如图6所示，4个传感FBG（G1s-G4s）分布在一根单模光纤上，4个跟踪FBG（G1t-G4t）组成的阵列作为滤波器来跟踪从传感 FBG反射回来的波长。系统应用一个光栅 标尺来读出系统的输出。从宽带光源发出的光（LED、53mw、3dB、1498nm～1559nm）发射到系统，通过耦合器到达传感FBG阵列。传感阵 列FBG的Bragg波长平均分布在1498nm～1559nm之间，满足其条件的波长都被反射，经过耦合器到达跟踪阵列。跟踪FBG阵列由一个翻译装置 调节，而翻译装置由PZT驱动，PZT又由三角波电压驱动，驱动电压信号的幅值是300V，周期是8s（可以减至1s）。在一个调节周期内，翻译装置将会 挤压光栅标尺的检测头，使光栅标尺的输出很xx地与翻译装置的挤压量成正比。当跟踪光栅的波长与相应传感光栅的Braggg波长匹配时，相应的PD就会收 到一个信号。这个信号是传感光栅和跟踪光栅反射波长光的叠加。当两个波长xx匹配时，这个信号就到达{zd0}值。通过检测{zd0}值时FBG的波长就可以测量传感 FBG的波长偏移量，于是就可以通过计算机换算得到被测量的值。这种方法的优点是系统的精度高、测量范围大、稳定且容易调节；缺点是系统的速度不高、实时 性不好。
三、工程应用
分布式光纤光栅传感器的应用范围非常广，在桥梁、建筑、海洋石油平台、油田及航空、大坝等工程中都可以进行实时安全、温度及应变监测。
1、桥梁、建筑及大坝中的应用
光纤光栅形变传感器提供了一种用于公路及桥梁、建筑、堤坝的健康监测的方法，而且可为监测交通工具的速度、载重及种类提供很重要的数据。这种传感器的 测量精度可以达到几个微应变级，具有很好的可靠性，可实现动态测量，采用分布式埋入还可以实现对整个桥梁或建筑物的健康状况监测，从而防止工程及交通事故 的发生。
2、在航空航天领域的应用
在航空航天领域，飞行安全是人们十分关注的一个方面。光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点。将光纤光栅埋入飞行器或者发射塔结构中，组成分 布式智能传感网络，可以对飞行器及发射塔的内部机械性能及外部环境进行实时监测。波音公司（Boeing）在这方面进行了许多研究，并拥有许多专利技术。
3、在海洋石油平台及油田中的应用
海洋石油平台是海上石油资源开发的重要基础性设施，是海上生产作业和生活的基础。海洋平台结构所处环境十分复杂、恶劣，在环境的影响下，海洋平台结构 的抗力衰减非常明显，而传统的电传感器只能进行单点测量，而且易受海水侵蚀而失效。相比之下，光纤光栅传感器对电磁场及电流免疫，而且可以构成分布传感网 络，因此它可以应用于一些传统的电传感器不能应用的领域，如油田、天然气田及煤田等，用于探测储量及地层状况等。
四、结论
光纤光栅传感器具有非常独特的技术优势，可以应用于各种传感领域，随着通信业的发展，其成本必然会越来越低，也必将发挥越来越大的作用。国内对于光纤 光栅传感的研究开发已经取得了一定的成绩，下一步将是如何将之商品化、工程化的问题，解决得当，会对传感领域具有非常重要的意义。
NEW MOI经过多年的探索与研发，走出了自己的光纤传感之路。目前MOI所推出的经典产品之一“光纤传感分析仪si720”不断收到各高校及研究机构的赞美，并且在很多传感方面的论文中也经常会见到si720的身影。为感谢广大客户对MOI的支持及对中国光纤传感行业的支持，MOI于近日将向高校客户推出免费试用光纤传感分析仪si720的服务，有意者请联系MOI北京代表处！
NEW MOI研发部又给客户送来一个好信息，今后客户订购MOI产品sm130系列时，可以选择带有类似“OTDR”的传感器定位功能，这样当传感器布置完后，可以清楚的知道传感器所在位置。另外，sm130还增加了高速光谱仪功能(达1000Hz)、光谱范围从1510~1590nm，便于客户鉴别传感器的好与坏！
NEW 重磅消息，MOI于近日推出便携式触摸屏光纤光栅解调器，波长精度及测量范围一如MOI以往的xx路线，但更便携更实用，是目前世界{dy}台触摸屏式光纤光栅解调器，详细情况请联系MOI北京代表处。
NEW 为了与公司的发展同步，MOI近日全面更新公司logo，新标识标志着公司的新形像，除了保持原有的稳重、大方、精致外，新标志更多了一些活力与实用。
NEW MOI在位于美国亚特兰大的生产基地宣布MOI公司正式通过ISO9001:2000认证，认证范围包括“可调光滤波器、仪器及相关产品的设计制造”详细信息点击查看。
NEW 在中国农历新年之际，为了回报广大用户对MOI的支持，MOI又有新举措，目前，MOI对新产品sm130进一步研发及升级，比如：目前sm130工作电压可以在DC7V-36V，安全性能及便携性进一步提高，而且sm130-700（采样频率达1000Hz)的波长范围达到80nm(1510- 1590nm),更加方便用户的是sm130已经开发出具有光谱功能。详细情况请联系MOI北京代表处。
NEW MOI于2006底前又推出令光纤传感业界兴奋的新产品:传感处理器模块sp125与sp130，此产品与MOI先前产品sm125与sm130配合使用，虽然产品并不庞大与昂贵，但其强大的通信与便携功能必将给使用者带来极大的方便，详细情况请联系MOI北京代表处。
NEW MOI于近日参加第18届国际光纤传感会（OFS），会议是于2006年10月23—27日在墨西哥的Cancún召开，MOI主要展示了其在光纤传感业界推出的一系列产品，包括静态、动态、超高速光纤光栅解调仪，BOTDR，ROFDR等产品详细情况请点击查看....
NEW MOI于近日连续参加在哈尔滨举办的第二届“光纤传感器的发展与产业化国际论坛”及在成都举办的第5 届国际光通信网络会议/第2届国际光纤应用发展与趋势研讨会，在会议中MOI着重推出了新一代光纤光栅解调系统sm130系列及光纤飞秒激光器、扫描激光光源、OCT等。并且会议进行中，MOI的展台得到了包括清华大学教授廖延彪，成都电子科大教授饶云江等专家教授的光临指导。详细信息点击查看。。
NEW 第二届“光纤传感器的发展与产业化国际论坛”和第六届“亚太光电基础问题国际会议”(APCOM2006)将于2006年9月12日至15日在美丽的冰城哈尔滨市举行，MOI此次也应邀参加会议，并在会议中介绍MOI多年来给光纤传感行业贡献的各种核心技术及设备，同时，在这次会议中，MOI将展示包括：静态光栅解调仪sm125，动态光栅解调仪si425，光纤传感分析仪si720，超高速振动模式分析仪si920，分布式光纤应变及温度测量系统BOTDR，光纤传感扩展模块sm040，光纤FP腔滤波器FFP-TF2等。详细会议信息请查看光纤传感网。
NEW {dy}台OCT机器到达MOI中国办公室，OCT（光学相干断层成像技术）是真正把激光用于现代医疗，对皮肤及眼睛等的疾病研究有着深远的意义....详细信息点击查看....
NEW (摘录自新华网）我国高速公路隧道采用光纤光栅感温火灾报警系统。光纤光栅技术是目前世界上先进的传感技术，具有抗环境干扰强、适应于远距离传输、数字信号稳定性强、精度高等特点，适合在高速公路隧道中运用。详细信息查看....
NEW 于2006年7月16-19日在葡萄牙的波尔图市开幕的“第3届桥梁维护、安全和管理国际年会（IABMAS'06）”， 会议目的和任务是汇集有关桥的维护、安全和管理领域内已经实现的所有{zj0}作业方式和经验，架起该领域理论与实践之间的桥梁。MOI强势展示了多年来广泛应用于桥梁监测的光纤光栅传感系列产品，包括静态光栅解调器sm125，动态光栅解调器si425，便携式动态光栅解调器sm130等。详细信息请点击查看....
NEW 自2006年7月1日起，Omnisens公司正式授权MOI北京办事处为中国区{dj2}{wy}代理（Omnisens is please to inform you, that we have decided to establish MOI as the only DiTeSt products reseller in China.)，所有技术咨询、价格及售后服务问题都由MOI北京办事处负责。相信我们的工作将有助于客户获得诚实、信赖、满意的服务。详细信息查看链接http://www.omnisens.com/contact/contact_net_ditest.htm
NEW MOI仪器成功为北京奥林匹克游泳场馆“水立方”的卸载主体钢结构安全把好关。这个项目是由哈尔滨工业大学负责监测的。“工程人员在脚手架上安装了一个感应器（光纤光栅应变传感器），卸载过程中发生的任何一点受力的变化，都会反馈到监测中心的显示屏上。张博士：相当于是心电图，我们可以随时指导每个杆件的情况”。他们在钢结构主要受力点布设光纤光栅传感器，由MOI的光栅解调器si425做受力变化数据采集与分析，并通过数据分析结果来指导场馆的建设。si425就放在施工现场，技术人员也都在繁忙的工程现场，他们都在为北京的奥林匹克的建设默默的贡献着。详细情况请点击进入
NEW 2006/05/20 MOI近日将推出超高速光纤光栅解调器，采样频率从1000Hz到50万Hz，可用于爆炸冲击测试，震动测试及结构瞬间变化测量等。详情情况点击进入si920或联系MOI北京代表处相关人员。
NEW MOI于近日与美国PrecisionPhotonics公司达成协议，将在中国全面推广Precision Photonics公司的飞秒激光器等产品。详细情况请点击看新闻。
NEW MOI于近日推出OCT产品，其可用于医学的检查，利用先进的激光成像技术，对人体及其它动物的器官或组织进行诊断。OCT
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NEW 2006/04/18微米光学公司（MOI）{zx1}推出{zx1}理念设计的“光纤光栅传感器解调系统sm125-700”，它是在sm125机器基础上设计的，目前sm125-700采样频率可达10Hz，而且便携式的设计非常适合在野外工程中使用，在桥梁监测，大坝安全，建筑结构健康，水利湖泊测试，电力温度测量等等中可广泛推广应用。详细情况请联系北京代表处人员。
美国工程院院士、中国工程院外籍院士、世界xx光纤通信专家、被誉为光波分复用DWDM之父厉鼎毅教授与xx的光纤通信专家，清华大学教授范崇澄一起来到MOI北京办事处参观指导，在听取公司人员对光纤传感介绍后，就光纤传感的持续发展提出很多有着意义深远的建议与指导。查看详情
作者Email: hongxinglu600010@sina.com
概述光纤光栅传感器的基本原理及实际应用，介绍了光纤光栅传感器在地球动力学、航天器及船舶航运、民用工程结构、电力工业、医学、和化学传感中的应用。
1978年加拿大渥太华通信研究中心的K·O·Hill等人首次在掺锗石英光纤中发现光纤的光敏效应，并采用驻波写入法制成世界上{dy}根光纤光 栅。1989年，美国联合技术研究中心的G·Meltz等人实现了光纤Bragg光栅(FBG)的UV激光侧面写入技术，使光纤光栅的制作技术实现了突破 性进展。随着光纤光栅制造技术的不断完善，其应用的成果日益增多，从光纤通信、光纤传感到光计算和光信息处理的整个领域都将由于光纤光栅的实用化而发生革 命性的变化，光纤光栅技术是光纤技术中继掺铒光纤放大器(EDFA)技术之后的又一重大技术突破。
光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。而在纤芯 内形成的空间相位光栅，其作用的实质就是在纤芯内形成一个窄带的(透射或反射)滤波器或反射镜。利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件。这些器件具 有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。光纤光栅的种类很多，主要分两大 类：一是Bragg光栅(也称为反射或短周期光栅)；二是透射光栅(也称为长周期光栅)。光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可 分为滤波型光栅和色散补偿型光栅，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅(chirp光栅)。目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感 器领域。
我们知道，光栅的Bragg波长λB由下式决定、啁啾光纤光栅传感器的工作原理
上面介绍的光栅传感器系统，光栅的几何结构是均匀的，对单参数的定点测量很有效，但在需要同时测量应变和温度或者测量应变或温度沿光栅长度的分布时，就显得力不从心。一种较好的方法就是采用啁啾光纤光栅传感器。
啁啾光纤光栅由于其优异的色散补偿能力而应用在高比特远程通信系统中。与光纤Bragg光栅传感器的工作原理基本相同，在外界物理量的作用下啁啾 光纤光栅除了△λB的变化外，还会引起光谱的展宽。这种传感器在应变和温度均存在的场合是非常有用的，啁啾光纤光栅由于应变的影响导致了反射信号的拓宽和 峰值波长的位移，而温度的变化则由于折射率的温度依赖性(dn／dT),仅影响重心的位置。通过同时测量光谱位移和展宽，就可以同时测量应变和温度。、长周期光纤光栅(LPG)传感器的工作原理
长周期光纤光栅(LPG)的周期一般认为有数百微米，LPG在特定的波长上把纤芯的光耦合进包层：λi=(n0-niclad)·Λ。式中， n0为纤芯的折射率，niclad为i阶轴对称包层模的有效折射率。光在包层中将由于包层／空气界面的损耗而迅速衰减，留下一串损耗带。一个独立的LPG 可能在一个很宽的波长范围上有许多的共振，LPG共振的中心波长主要取决于芯和包层的折射率差，由应变、温度或外部折射率变化而产生的任何变化都能在共振 中产生大的波长位移，通过检测△λi，就可获得外界物理量变化的信息。LPG在给定波长上的共振带的响应通常有不同的幅度，因而LPG适用于多参数传感 器。
1、在地球动力学中的应用、在航天器及船舶中的应用
先进的复合材料抗疲劳、抗腐蚀性能较好，而且可以减轻船体或航天器的重量，对于快速航运或飞行具有重要意义，因此复合材料越来越多地被用于制造航空航海工具(如飞机的机翼)。
为全面衡量船体的状况，需要了解其不同部位的变形力矩、剪切压力、甲板所受的抨击力，对于普通船体大约需要100个传感器，因此波长复用能力极强 的光纤光栅传感器最适合于船体检测。光纤光栅传感系统可测量船体的弯曲应力，而且可测量海浪对湿甲板的抨击力。具有干涉探测性能的16路光纤光栅复用系统 成功实现了在带宽为5kHz范围内、分辨率小于10nε/(Hz)1/2的动态应变测量。
另外，为了监测一架飞行器的应变、温度、振动、起落驾驶状态、超声波场和加速度情况，通常需要100多个传感器，故传感器的重量要尽量轻，尺寸尽量小，因 此最灵巧的光纤光栅传感器是{zh0}的选择。另外，实际上飞机的复合材料中存在两个方向的应变，嵌人材料中的光纤光栅传感器是实现多点多轴向应变和温度测量的 理想智能元件。
3、在民用工程结构中的应用
民用工程的结构监测是光纤光栅传感器最活跃的领域。力学参量的测量对于桥梁、矿井、隧道、大坝、建筑物等的维护和状况监测是非常重要的。通过测量 上述结构的应变分布，可以预知结构局部的载荷及状况。光纤光栅传感器可以贴在结构的表面或预先埋入结构中，对结构同时进行冲击检测、形状控制和振动阻尼检 测等，以监视结构的缺陷情况。另外，多个光纤光栅传感器可以串接成一个传感网络，对结构进行准分布式检测，可以用计算机对传感信号进行远程控制。
光纤光栅传感器可以检测的建筑结构之一为桥梁。应用时，一组光纤光栅被粘于桥梁复合筋的表面，或在梁的表面开一个小凹槽，使光栅的裸纤芯部分嵌进 凹槽得以保护。如果需要更加完善的保护，则{zh0}是在建造桥时把光栅埋进复合筋，由于需要修正温度效应引起的应变，可使用应力和温度分开的传感臂，并在每一 个梁上均安装这两个臂。
两个具有相同中心波长的光纤光栅代替法布里－珀罗干涉仪的反射镜，形成全光纤法布里－珀罗干涉仪(FFH)，利用低相干性使干涉的相位噪声最小 化，这一方法实现了高灵敏度的动态应变测量．用FFPI结合另外两个FBG，其中一个光栅用来测应变，另一个被保护起来，免受应力影响，以测量和修正温度 效应，所以FFP～FBG实现了同时测量三个量：温度、静态应变、瞬时动态应变。这种方法兼有干涉仪的相干性和光纤布拉格光栅传感器的优点。已在5mε的 测量范围内，实现了小于1µε的静态应变测量精度、0.1℃的温度灵敏度和小于1nε/(Hz)1/2的动态应变灵敏度。、在电力工业中的应用
光纤光栅传感器因不受电磁场干扰和可实现长距离低损耗传输，从而成为电力工业应用的理想选择。电线的载重量、变压器绕线的温度、大电流等都可利用光纤光栅传感器测量。、在医学中的应用
光纤光栅传感器还可用来测量心脏的效率。在这种方法中，医生把嵌有光纤光栅的热稀释导管插入病人心脏的右心房，并注射人一种冷溶液，可测量肺动脉血液的温度，结合脉功率就可知道心脏的血液输出量，这对于心脏监测是非常重要的。
6、在化学传感中的应用
光纤光栅传感器可用于化学传感，因为光栅的中心波长随折射率的变化而变化，而光栅间倏失波的相互作用以及环境中的化学物质的浓度变化都会引起折射率的变化。
长周期光栅(long period fiber grating，LPFG)与布拉格光纤光栅一样，也是由光纤轴向上产生周期性的折射率调制而 形成，其周期一般大于100µm。它的耦合机理是：向前传输的纤芯基模被耦合入几个特定波长的向前传输的包层模，包层模很快损失掉，所以LPFG基本上没 有后向反射，在其透射谱中有几个特定波长的吸收峰。LPFG对光纤包层材料折射率的变化比上述的光纤布拉格光栅更为敏感，包层材料折射率的任何变化都会改 变传输光谱的特性，使吸收峰发生改变，所以长周期光栅折射率测量系统的分辨率可实现10－７的灵敏度。目前已经用长周期光栅测出了许多化学物质的浓度，包 括蔗糖、乙醇、己醇、十六烷、CaCl2、NaCl等，原则上，任何具有吸收峰谱并且其折射率在1.3和1.45之间的化学物质都可用长周期光栅进行探 测。
除上述应用外，光纤光栅传感器还在其他领域得到了应用，并且在许多方面的性能都比传统的机电类传感器更稳定、更可靠、 更准确。光纤光栅传感器可以用于应力、应变或温度等物理量的传感测量，具有较高的灵敏度和测量范围。在光纤若干个部位写入不同栅距的光纤光栅，就可以同时 测定若干部位相应物理量及其变化，实现准分布式光纤传感。总之，光纤光栅传感器的应用是一个方兴未艾的领域，有着非常广阔的发展前景。
目前对光纤光栅传感器的研究方向主要有三个方面：一是对传感器本身及能进行横向应变感测和高灵敏度、高分辨率、且能同时感测应变和温度变化的 传感器研究；二是对光栅反射信号或透射信号分析和测试系统的研究，目标是开发低成本、小型化、可靠且灵敏的探测技术；三是光纤光栅传感器的实际应用研究， 包括封装技术、温度补偿技术、传感器网络技术。
用于结构健康监测的新型光纤光栅传感技术
——
光纤光栅传感器结合先进的光纤通信技术具有超强的智能组网功能及系统综合控制功能，其应用范围非常广，在桥梁、建筑、海洋石油平台、油田及航空、大坝等工程都可以进行实时安全、温度及应变监测。
1．道路、桥梁、建筑及大坝中的应用
光纤光栅形变传感器提供了一种用于公路及桥梁、建筑、堤坝的健康监测的方法，而且也可以为监测交通工具的速度、载重及种类提供很重要的数据。
这种传感器的测量精度可以达到几个微应变级，具有很好的可靠性，可实现动态测量，采用分布式埋入可以实现对整个桥梁或建筑物的健康状况监测，从而防止工程及交通事故的发生。
2．在航空航天中的应用
在航空航天领域，飞行安全是人们十分关注的一个方面。光纤光栅传感器具有体积小，重量轻，灵敏度高等优点，将光纤光栅埋入飞行器或者发射塔结构中，组成分布式智能传感网络，可以对飞行器及发射塔的内部机械性能及外部环境进行实时监测。波音公司（Boeing）进行了这方面的许多研究，并拥有许多专利技术。
3．在海洋石油平台及油田等中的应用
海洋石油平台是海上石油资源开发的重大基础性设施，是海上生产作业和生活的基础。海洋平台结构所处环境十分复杂、恶劣，在其影响下，海洋平台结构的抗力衰减非常明显，而传统的电传感器只能进行单点测量，而且易受海水侵蚀而失效。
传统的光纤传感器绝大部分都是“光强型”和“干涉型”的，前者的信息读取是测量光强大小，因此光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素会影响测量精度，典型产品有基于OTDR技术的分布式光纤测温系统；后者的信息读取是观察干涉条纹的变化，这就要求干涉条纹清晰，而干涉条纹清晰就要 求两路干涉光的光强相等，使光纤光路的灵活和连接的方便等优点将大打折扣，而且它是一种“过程传感器”而不是“状态传感器”必须要有一个“固定参考点”，这样就给光纤传感器的应用带来了难度，典型产品有加拿大FISO公司基于Fabry-Pérot干涉仪技术的光纤温度、应力变形测试仪。
光纤光栅传感器对电磁场及电流不敏感，而且可以构成分布传感网络，因此它可以应用于一些传统的电传感器所不能应用的领域，如油田、天然气田及煤田等，用于探测储量及地层状况等。
北京MOI公司所开发的光纤光栅（Fiber Bragg Grating）传感技术是上世纪末期开始发展并得到国内外广泛应用的一种世界上{zxj}的光纤数码传感技术。其实现原理是：直接在石英单模光纤上制作多个 光栅，封装保护后形成光纤传感链，可高精度地同时测量温度、应变、压力、位移等多种物理量。由于光纤传感链中传感器和传输线是合一的，均为石英单模光纤，{wy}的区别在于传感器是石英单模光纤中经过加工、处理、封装、保护的局部一段长度（一般为10mm左右）。所以，光纤光栅传感技术最主要的优点就在于现场 不供电，免受雷击损坏和电磁干扰；此外，由于光纤光栅温度在线监测仪采用并行光谱探测技术，系统中所有感温探头的单次同步扫描时间小于一秒钟，加之感温探头的快速导热封装，使得开关柜及电缆接头温度监测系统能够在事故隐患产生时提前预警，有效避免事故的发生。
u 技术先进：不是简单地使用光纤直接进行量测，而是采用世界上{zxj}的光纤数码传感技术，在石英光纤上制作多个光栅，封装保护后形成光纤传感链，具有极高分辨率
u 完善的产品认证：通过中国计量科学研究院、国家消防电子产品质量监督检验中心、中国电力科学院、石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心等国家xx机构认证
u 布线简洁：支持线形、多级星形及混合方式组网，施工快捷。避免了光纤缠绕、迂回方式布线引入的污闪、爬电及高压侵入等隐患
光纤光栅结构监测系统主要由光纤光栅系列传感器、光纤光栅解调仪以及通信光纤光缆组成。
其基本原理是利用光纤光栅传感器内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度、应变及压力、位移等物理性质的敏感特性，通过光纤光栅解调仪内部各功能模块完成对光纤光栅传感器的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的物理信息，并根据预先设定的报警条件设定值和 变化率实时给出预警和报警信号。
光纤光栅结构健康监测系统自动对光纤光栅传感器设置区域进行实时温度巡检，检测现场被监测结构的异常波动，在可能发生的事过前发现并及时报警。
光纤光栅结构健康监测系统的液晶显示屏以电子地图方式实时显示各监测点的编号和当前温度值以及实际地理位置。方面管理人员操作和维护。并可选GPS系统进行无线监测。
各个监测点的监测信息都保存到光纤光栅解调仪的大容量储存器，系统按照时间将数据分为历史信息、实时信息，并且管理操作人员可以根据不同的时期动态调整监测点的实时状态监测时间间隔，满足实际要求。
管理操作人员可查看各监测点的物理参数变化曲线，为决策和维护提供数据支持。
管理操作人员可对光纤光栅结构健康监测系统的报警触发条件进行设定，以适用不同季节气温条件下电力设备实际运行温度的差异。
可通过光纤光栅解调仪独有的“光纤光栅传感网络分析仪”功能，对光纤传输线路的损耗及断点位置进行准确定位，方便系统调试、维护及线路检修。
光纤光栅传感器结合先进的光纤通信技术具有超强的智能组网功能及系统综合控制功能，其应用范围非常广，在桥梁、建筑、海洋石油平台、油田及航空、大坝等工程都可以进行实时安全、温度及应变监测。
光纤光栅形变传感器提供了一种用于公路及桥梁、建筑、堤坝的健康监测的方法，而且也可以为监测交通工具的速度、载重及种类提供很重要的数据。
这种传感器的测量精度可以达到几个微应变级，具有很好的可靠性，可实现动态测量，采用分布式埋入可以实现对整个桥梁或建筑物的健康状况监测，从而防止工程及交通事故的发生。
在航空航天领域，飞行安全是人们十分关注的一个方面。光纤光栅传感器具有体积小，重量轻，灵敏度高等优点，将光纤光栅埋入飞行器或者发射塔结构中，组成分布式智能传感网络，可以对飞行器及发射塔的内部机械性能及外部环境进行实时监测。波音公司（Boeing）进行了这方面的许多研究，并拥有许多专利技术。
海洋石油平台是海上石油资源开发的重大基础性设施，是海上生产作业和生活的基础。海洋平台结构所处环境十分复杂、恶劣，在其影响下，海洋平台结构的抗力衰减非常明显，而传统的电传感器只能进行单点测量，而且易受海水侵蚀而失效。
传统的光纤传感器绝大部分都是“光强型”和“干涉型”的，前者的信息读取是测量光强大小，因此光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素会影响测量精度，典型产品有基于OTDR技 术的分布式光纤测温系统；后者的信息读取是观察干涉条纹的变化，这就要求干涉条纹清晰，而干涉条纹清晰就要求两路干涉光的光强相等，使光纤光路的灵活和连接的方便等优点将大打折扣，而且它是一种“过程传感器”而不是“状态传感器”必须要有一个“固定参考点”，这样就给光纤传感器的应用带来了难度，典型产品有加拿大FISO公司基于Fabry-Pérot
光纤光栅传感器对电磁场及电流不敏感，而且可以构成分布传感网络，因此它可以应用于一些传统的电传感器所不能应用的领域，如油田、天然气田及煤田等，用于探测储量及地层状况等。
光纤光栅（Fiber Bragg Grating） 传感技术是上世纪末期开始发展并得到国内外广泛应用的一种世界上{zxj}的光纤数码传感技术。其实现原理是：直接在石英单模光纤上制作多个光栅，封装保护后形成光纤传感链，可高精度地同时测量温度、应变、压力、位移等多种物理量。由于光纤传感链中传感器和传输线是合一的，均为石英单模光纤，{wy}的区别在于传 感器是石英单模光纤中经过加工、处理、封装、保护的局部一段长度（一般为10mm左 右）。所以，光纤光栅传感技术最主要的优点就在于现场不供电，免受雷击损坏和电磁干扰；此外，由于光纤光栅温度在线监测仪采用并行光谱探测技术，系统中所有感温探头的单次同步扫描时间小于一秒钟，加之感温探头的快速导热封装，使得开关柜及电缆接头温度监测系统能够在事故隐患产生时提前预警，有效避免事故的 发生。
光纤光栅感温探测系统主要由光纤光栅温度在线监测仪、光纤光栅测温计、光纤组成。
其基本原理是利用光纤光栅测温计内部敏感元件——光纤光栅反射的光学频谱对温度的敏感特性，通过光纤光栅温度在线监测仪内部各功能模块完成对光纤光栅测温计的输入光源激励/输出光学频谱分析和物理量换算，以数字方式给出各监测点的温度信息，并根据预先设定的报警温度设定值和报警温升速率实时给出过热预警和火灾报警信号。
光纤光栅火灾自动报警系统自动对光纤光栅测温计所在区域进行实时温度巡检，检测现场温度的异常波动，在火灾发生前及时报警。
光纤光栅火灾自动报警系统的液晶显示屏以电子地图方式实时显示各电力设备及相应温度监测点的编号和当前温度值以及实际地理位置。方面管理人员操作和维护。
各个监测点的温度和报警信息都保存到光纤光栅温度在线监测仪的大容量储存器，系统按照时间将数据分为历史信息、实时信息，并且管理操作人员可以根据不同的时期动态调整监测点的实时状态监测时间间隔，满足实际要求。
管理操作人员可查看各监测点的历史温度变化曲线，为决策和维护提供数据支持。
管理操作人员可对光纤光栅温度在线监测仪的报警触发条件进行设定，以适用不同季节气温条件下电力设备实际运行温度的差异。
可实时给出设备{zg}温度值及对应监测点的位置编号和地理信息。
可通过光纤光栅温度在线监测仪报警接口输出开关量直接接入仪表操作室现有的火灾控制器，实现火灾报警并在消防值班室显示；同时光纤光栅温度在线监测仪可直接外接两只声光xxx在仪表操作室给出火灾声光报警及光纤光栅测温计故障报警。
可通过光纤光栅温度在线监测仪独有的“光纤光栅传感网络分析仪”功能，对光纤传输线路的损耗及断点位置进行准确定位，方便系统调试、维护及线路检修。
据统计，供变电故障主要出现在以下几方面：
?电厂及变电站中高压开关柜的三相电路温度及刀闸温度异常。
?电厂和变电站的高压电缆、电缆端头、中间头的温度异常。
?电厂中发电机组及汽轮机等大型机械的轴温温度异常。
传统的光纤传感器绝大部分都是“光强型”和“干涉型”的，前者的信息读取是测量光强大小，因此光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素会影响测量精度，典型产品有基于OTDR技 术的分布式光纤测温系统；后者的信息读取是观察干涉条纹的变化，这就要求干涉条纹清晰，而干涉条纹清晰就要求两路干涉光的光强相等，使光纤光路的灵活和连接的方便等优点将大打折扣，而且它是一种“过程传感器”而不是“状态传感器”必须要有一个“固定参考点”，这样就给光纤传感器的应用带来了难度，典型产品有加拿大FISO公司基于Fabry-Pérot干涉仪技术的光纤温度、应力变形测试仪。
光纤光栅（Fiber Bragg Grating）传感技术是上世纪末期开始发展并得到国内外广泛应用的一种世界上{zxj}的光纤数码传感技术。其实现原理是：直接在石英单模光纤上制作多个光栅，封装保护后 形成光纤传感链，可高精度地同时测量温度、应变、压力、位移等多种物理量。由于光纤传感链中传感器和传输线是合一的，均为石英单模光纤，{wy}的区别在于传感器是石英单模光纤中经过加工、处理、封装、保护的局部一段长度（一般为10mm左右）。所以，光纤光栅传感技术最主要的优点就在于现场不供电，免受雷击损坏和电磁干扰；此外，由于光纤光栅温度在线监测仪采用并行光谱探测技术，系统中所 有感温探头的单次同步扫描时间小于一秒钟，加之感温探头的快速导热封装，使得开关柜及电缆接头温度监测系统能够在事故隐患产生时提前预警，有效避免事故的发生。
u技术先进：不是简单地使用光纤直接进行量测，而是采用世界上{zxj}的光纤数码传感技术，在石英光纤上制作多个光栅，封装保护后形成光纤传感链，具有极高分辨率
u产品可靠：在国内外各领域大量重大工程中成功应用，有众多用户使用报告
u完善的产品认证：通过中国计量科学研究院、国家消防电子产品质量监督检验中心、中国电力科学院、石油和化学工业电气产品防爆质量监督检验中心等国家xx机构认证
u全光型：光纤探测并直接进行信号传输，现场不需供电，不受电磁干扰，不受雷击
u高精度：在所有类型光纤传感器中具有{zg}的测量精度，指标优于传统的测温传感器
u事前预警：可在1秒钟内完成上万个监测点的数据采集，在设备过热、火灾发生前预警
u无零漂：{jd1}量测量。光源衰减和线路损耗不影响测量精度，无需现场率定
u布线简洁：支持线形、多级星形及混合方式组网，施工快捷。避免了光纤缠绕、迂回方式布线引入的污闪、爬电及高压侵入等隐患
u不降低被监测设备的安全等级：感温探头和传输光纤高绝缘、高耐压、防爬电、阻燃
一． 桥梁结构健康监测重要性
摘要：近年来，国内发生的几起大桥坦塌和局部破坏事故，使人们逐渐认识到桥梁结构健康监测的必要性和迫切性。
1桥梁结构健康监测的必要性和迫切性
自20 世纪50年代以来，桥梁健康监测的重要性就逐渐被认识，但受检测、监测手段比较落后的限制，在应用上一直未得到推广和重视。近年来随着大跨径桥梁的轻柔化 及形式与功能的复杂化，这项技术成为国内外学术界、工程界的研究热点。许多国家都在一些已建和在建的大跨桥梁上进行了有益的尝试：丹麦曾对总长 1 726 m的Faroe跨海斜拉桥进行施工阶段及通车首年的监测，另外，他们在主跨1 624 m的Great Belt East悬索 桥上也开始了相关的尝试；泰国与韩国目前也已开始在重要桥梁上安装{yj}性的实时结构整体与安全性报警设备；香港的青马大桥、内地的虎门大桥、徐浦大桥、江 阴大桥等在施工阶段也已开始传感器的安装，以备将来运营期间的实时监测。这种技术的成功开发与应用将起到确保桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命的作用。同时 通过早期桥梁病害的发现能大大节约桥梁的维修费用，可以避免最终频繁大修关闭交通所引起的重大损失。
近年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳加之监测养护措施跟不上，从而严重影响构件的承重能力和结构的使用。因此，对桥梁结构健康监测非常必要和迫切。
工 程结构一般会受到两种损伤——突发性损伤和累积性损伤。突发性损伤由突发事件引起，使损伤在短期内达到或超过一定限值；累积损伤则有缓慢积累的性质，达一 定程度会引起破坏，影响安全和使用。健康检测能够在突发性损伤发生时，及时做出判断和警报，以便采取处理措施，防止发生进一步的破坏和引发其它事故；对于 累积损伤，能够定期对损伤的状态做出描述，以便根据情况采取相应措施。
桥梁结构的健康监测包括桥梁结构的局部检测和桥梁整体的健康监测。局部检测主要，包括目检、混凝土表面硬度试验。整体检测分三个层次，即：损伤是否发生、损伤发生位置和损伤发生程度。这种思想源于航空航天领域，并在机构领域得到发展，现在逐渐应用到了土木工程领域。
2桥梁健康监测意义
2.1 监控与评估
桥梁健康检测的基本内涵是通过对桥梁结构状态的监控与评估，为工程在特殊气候、交通条件下或运营状况严重异常时发出预警信号，为桥梁维护、维修与管理决策 提供依据和指导。为此，监测系统通常对以下几个方面进行监控：①桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态；②桥梁重要非结构构件和附属设施的 工作状态；③结构构件耐久性；④工程所处环境条件等等。
2.2 设计验证
由于大型桥梁的力学和结构特点以及所处的特定环境，在 大桥设计阶段安全掌握和预测其力学特性和行为特性是非常困难的。因此，通过桥梁健康检测所获得的实际结构的动静力行为来检验大桥的理论模型和计算假定具有 重要意义。不仅对设计理论和设计模型有验证作用，而且有益于新的设计理论的形成。
2.3 研究与发展
桥梁健康监测带来的将不仅是监测系统和某种特定桥梁设计的反思，它还可能并成为桥梁研究的现场实验室。由于运营中的桥梁结构及其环境所获得信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。
二．监测系统简介
整个 光纤光栅桥梁监测 系统由光纤光栅传感器、传输光缆、光纤光栅传感分析仪、以太网交换机和服务器组成。
光传感网络分析仪：主要功能是收集由传感器传来的数据；进行读数的信号调理、采集数据的初步处理和储存；
然后通过光缆传到监测中心的数据处理和分析系统。
传感器系统：在整个桥梁安装传感器及有关附件，包括：温度传感器、位移计、应变计等附件。
传输系统：站点的设立、安全监测局域网、与其他局域网或主干网的连接。
系统功能
桥梁安全监测系统主要包括如下几个方面的功能：
·报告桥梁的工作温度环境；
·报告桥梁的主要构件的实际内力分布和振动状况；
·报告桥梁的主要构件是否有损害或累积性损坏；
·并且给桥梁的营运管理和维修决策者提供桥梁的警告信息；
·根据对桥梁整体结构模型的优化分析；
主要监测内容
桥梁健康监测系统主要监测以下内容，包括：
·主跨纵向横向竖向位移；
·主跨钢箱梁的位移、截面的应力分布、温度等；
·锚室主缆索股拉力；
·部分吊索拉力；
·斜拉索拉力；
·钢箱梁截面内部应力监测；
·地下连续墙的垂直沉降、平面位移、纵向变形、墙体钢筋应力；
·监测风载荷引起的桥梁振动；
·温度引起的桥梁应力；
·交通载荷引起的应力及振动；
·河水及冰块对桥墩的冲击等
温度传感器
光纤光栅（FBG）传感器作为“90年代光纤传感领域最重要的发明”。可以用来测量多个物 理量，包括应变，应力，温度，振动，压力，以及一些化学量。其应用领域非常的广泛。FBG是一种全光纤器件，其可靠性好，测量精度高，线性度好，测量范围 大，而且抗电磁干扰；同时FBG传感器阵列{zd0}的优势在于可以实现分布式的传感网络。对物体进行多点测量。提取相关的信号，进行状态分析。达到示警以及故 障诊断的目的。
FBG温度传感器，被专门设计用于不同结构结构表面或内部的温度测试，可以埋入到被测物体内部或将其粘附在被测物的 表面对被测物表面进行温度测量，被广泛应用在桥梁|，大坝，海洋石油平台，输油输气管道等大型结构及建筑，及电力，军工，消防，矿业，航空航天等领域大型 设施或设备的准分布式xx测温。同时可以对无温度补偿应变计进行温度补偿。具有分布式测量点多，测温精度高，测温范围大，不受电磁干扰，耐腐蚀等优点。
FBG埋入式应变传感器是是本公司自主研发的，具有自主知识产权的新型应变传感器，此传感器专门用于埋入混凝土、钢筋混凝土或可塑性材料 中，使传感器和建筑成为一体，进行长期地监测，监测过程受外部因素干扰小，可用于楼房，坝体，桥梁监测。具有操作简便，测量精度高，测量范围大，可靠性 高，抗电磁干扰等优点。
FBG表面应变传感器是是本公司自主研发的，具有自主知识产权的新型表面应变传感器，此传感器专门为焊接操作设计的，可以用于混凝土结构、钢结构表面的 健康应力测试，该传感器的{zd0}特点是可以通过两端的安装螺孔安装到被测物体上进行临时性的测试，也可以通过两端的安装翼焊接到钢结构表面上，进行长期地监 测。具有操作简便，测量精度高，测量范围大，可靠性高，抗电磁干扰等优点。
如果大家有兴趣，请联系我，我将把更详尽的资料发给大家，谢谢！
我的联系电话：010-62962541 62975351 或
油罐温度监测系统
随着国民经济的飞速发展，石油及石油产品在生产、生活中的应用越来越广泛，各类油库、加油站日益增多，而油罐是储存散 装油料最为重要的设备，油罐储油是当前应用最普遍的一种储油方式。油罐内储存的各种油品一般都具有易挥发、易流失、易燃烧、易爆炸等性质，一旦发生火灾， 必将造成重大的损失。所以对油罐采取合适的监控措施，防患于未然具有重大的实际意义。
油罐温度是关系油罐安全的最直接的因素，所以温度监测是比较直接有效的方法。
传统的油罐温度监测中，一般都采用电类仪表，不易组网，很难实现智能监控。
光纤光栅（FBG）传感器作为“90年代光纤传感领域最重要的发明”。可以用来测量多个物理量，包括应变，应力，温度，振动，压力，以及一些化学量。其应 用领域非常的广泛。FBG是一种全光纤器件，其可靠性好，测量精度高，线性度好，测量范围大，而且抗电磁干扰；同时FBG传感器阵列{zd0}的优势在于可以实现分布式的传感网络。对物体进行多点测量。提取相关的信号，进行状态分析。达到示警以及故障诊断的目的。
MOI公司生产的光纤光栅测温系统，主要包括光纤光栅传感分析仪，温度传感头以及通讯光缆组成。传感分析仪sm125系列具有50dB的动态范围，可实现50km以上距离的监测。由于传感网络是全光信号，在监测区域内不存在任何光信号，可以做到本征防爆。
传感分析仪可实现软件报警，及扩展声光报警功能。可对监测点进行预警温度、报警温度及温升报警温度设置，可有效的做到有效判断，及时采取有效措施。
温度传感器采用专利技术封装，具有精度高，温度实时性好，使用寿命长等特点。是传统传感器良好的替代产品。
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油田井下高温高压传感器
光纤光栅（FBG）传感器作为“90年代光纤传感领域最重要的发明”。可以用 来测量多个物理量，包括应变，应力，温度，振动，压力，以及一些化学量。其应用领域非常的广泛。FBG是一种全光纤器件，其可靠性好，测量精度高，线性度 好，测量范围大，而且抗电磁干扰；同时FBG传感器阵列{zd0}的优势在于可以实现分布式的传感网络。对物体进行多点测量。提取相关的信号，进行状态分析。达到示警以及故障诊断的目的。
（FBG温度-压力传感器）是专门为油田井下的温度及压力测试而设计的，能在高温高压环境下保持良好的xx度及重复性，可安装在井下进行长期监测。外形采用标准化设计，与传统的井下传感器安装方式类似。由于本传感器采用光纤光栅作为传感元件，井下传感装 置均为全光器件，具有安全性高，不受电磁干扰，测试精度高，使用寿命长等特点，是现在电子类传感器的良好替代产品。
用途：
长期监测油井压力，测量次数不受限制
减少关井次数，增加原油累计产量
减少修井作业，减少原油泄漏对人员和环境所造成的危害。
MOI公司经过长时间的实验研究及经验积累，已成功开发出了井下高温高压传感器。现面向全国征求合作伙伴，共同完成此传感器在油田的推广。
有意者请联系我们.
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1、50Hz，100Hz，250Hz光纤光栅解调仪＋＋＋适合做桥梁健康监测、钢结构应变测试、石油平台监测、大型健康物安全监测等＋＋＋可以监测的光 纤传感器包括：光纤光栅应变传感器、光纤光栅温度传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅应力传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅三维应变传感器、光纤光 栅加速度传感器、光纤光栅倾斜度传感器、光纤光栅液位传感器、石油油井测试光纤传感器、大坝应变或温度场测试光纤传感器等＋＋＋
2、1KHz,5KHz光纤光栅解调仪＋＋＋适合做振动平台的振动频率及振动幅值传感器、桥梁振动测试测量传感器、公路使用情况监测光纤传感器、公路受力分析光纤光栅传感器、地震监测光纤传感器、大型建筑振动监测等等＋＋＋
3、1KHz光纤光栅解调仪＋＋＋体积小，模块化设计。适合做静态测试，如桥梁、钢结构应变测试、电厂或钢厂的电源开关柜温度监测、大坝应变测试、大坝温 度场监测、大型建筑的温度场测试、及大型建筑的结构安全监测等＋＋＋光纤光栅传感器目前体积及重量最小精度{zg}的解调器系统
1、 FBG表面贴片式应变传感器－应变计，可代替钢筋计，测缝计。广泛应用于混凝土大坝，面板堆石坝，土石坝等水工建筑物的水平与垂直表面的测量，同样也适用于工业，民用建筑物，道路，桥梁，隧道等基础变形或结构变形的测量。
3、 FBG埋入式应变传感器－应变计。用于监测堤坝，边坡，基坑，基础，桩，围堰等的稳定性测量。同时广泛应用混凝土大坝内部，隧洞及岩石开挖，矿井，建筑物基础及桥墩等的变形监测，以及土石坝，边坡的稳定监测量。
摘 要：光纤传感器在测井中得到了广泛的应用。到目前为止光纤传感器已经能够进行井下参数（压力、温度、多相流）的监测、声波监测、激光光纤核测井等，有一部分光纤测井技术已经商业应用。本文综述了光纤传感器在石油测井中的{zx1}研究与应用进展，{zh1}指出了光纤测井的应用前景。
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的新型传感技术，国外一些发达国家对光纤传感技术的应用研究已取得丰硕成果，不少光纤传感系统已实用化，成为替代传统传感器的商品。
在油田的开发过程中，人们需要知道在产液或注水过程中有关井内流体的持性与状态的详细资料，这就要用到石油测井，其可靠性和准确性是至关重要的，而传统的电子基传感器无法在井下恶劣的环境诸如高温、高压、腐蚀、地磁地电干扰下工作。光纤传感器可以克服这些困难，其对电磁干扰不敏感而且能承受极 端条件，包括高温、高压（几十兆帕以上）以及强烈的冲击与振动，可以高精度地测量井筒和井场环境参数t同时，光纤传感器具有分布式测量能力，可以测量被测 量的空间分布，给出剖面信息。而且，光纤传感器横截面积小，外形短，在井筒中占据空间极小。
光纤传感器在地球物理测井领域取得了长足的进步，全世界各大石油生产公司、测井服务公司以及各种光纤传感器研发机构和企业都参加了研究、开发过程。为了开拓光纤传感器的应用领域，本文综述了光纤传感器在地球物理测井领域的研究与进展，希望其研究能够对进一步提高石油开发的水平作出贡献。
由于开发方案的需要，对油藏压力的管理需要特别谨慎，这样做的目的是减少因在低于泡点压力的状态下开采所造成的原油损失，减少在注气过程中因油藏超压将原油挤入含水层所造成的原油损失。传统的井下压力监测采用的传感器主要有应变压力计和石英晶体压力计，应变式压力计受温度影响和滞后影响，而石英 压力计会受到温度和压力急剧变化的影响。在压力监测时，这些传感器还涉及安装困难、长期稳定性差等问题。井下光纤传感器没有井下电子线路、易于安装、体积小、抗干扰能力强等优点，而这些正是井下监测所必需的。
美国CiDRA公司的在光纤压力监测研究方面处于前沿，他们的科研人员发现了布喇格光纤光栅传感器对压力的线性响应。已开发的传感器能够工作到 175℃，200℃和稍高温度的产品正在开发，250℃是研发的下一个目标。不同温度和压力下的压力测量误差，在测试范围（0MPa-34.5MPa） 内，均小于±6.89kPa，相当于电子测量系统的{zh0}的水平。目前，CIDRA公司的光纤压力传感器的指标为：测程0-103MPa，过压极限 129MPa，准确度±41.3kPa，分辨率2.06kPa，长期稳定性±34.5kPa／yr（连续保持150℃175℃。 1999年该公司在加利福尼亚的Baker油田进行了压力监测系统的试验，结果表明该系统具有非常高的精度，目前已经交付商业销售。2001年该公司的压力传感器在英国BP公司的几口井下安装，监测应力变化，结果表明其具有足够的可靠性。
美国斯伦贝谢油田服务公司Doll研究中心的TsutomuYamate等人对用布喇格光纤光栅传感器实行井下监测进行了长期的研究，他们研制成一种对温度不敏感的侧孔布喇格光纤光栅传感器，{zg}工作温度为300℃
分布式光纤温度传感器具有通过沿整个完井长度连续性采集温度资料来提供一条监测生产和油层的新途径的潜力。因为井的温度剖面的变化可以与其它地面采集的资料（流量、含水、井口压力等）以及裸眼测井曲线对比，从而为操作者提供有关出现在井下的变化的定性和定量信息。传统的测温工具只能在任何给定时 间内测量某个点的温度，要测试全范围的温度，点式传感器只能在井中来回移动才能实现，不可避免地对井内环境平衡造成影响。光纤分布式温度传感器的优势在于光纤无须在检测区域内来回移动，能保证井内的温度平衡状态不受影响。而且由于光纤被置于毛细钢管内，因此凡毛细钢管能通达的地方都可进行光纤分布式温度传 感器测试。
最广泛地应用于井下监测应用的光纤传感器之一就是喇曼反向散射分布式温度探测器，这种方法已经在测量井筒温度剖面（特别是在蒸汽驱井）中，得到了广泛的应用。分布式温度传感器要综合考虑测量的点数和连接器衰减，遇到的问题和解决方法为：
（1）光纤以及连接器对信号的衰减问题，解决的方法为尽量减少连接器的数目、采用布喇格光纤光栅传感器以及改进连接器的性能；
（2）井下安装时容易损坏，解决的方法为配备熟练工人、光纤传感器需要外部保护层、减小应力（包括射孔和温度引起的应力）。
对于光纤分布式温度传感器系统，英国Sensa公司一直处于技术{lx1}地位，有一系列产品问世，而且与各大石油公司合作，积极探索光纤分布式温度 传感器在石油井下的应用。CiDRA公司也一直在研究光纤温度传感器，目前该公司的温度传感器技术指标为：测量范围0℃～175℃150℃
目前的光纤温度、压力传感器的最主要的缺点之一就是温度压力交叉敏感特性，如何xx或者利用这种交叉敏感特性是研究的热点。
为了做好油藏监控和油田管理，最关键的环节是获得生产井和注水井稳定可信的总流量剖面和各相流体的持率。然而，大多数油井分层开采，每层含水量不同，而且有时流速较大，给利用常规生产测井设备测量和分析油井的生产状况带来了巨大的困难。液体在油管中的摩阻和从油藏中向井筒内的喷射使得压差密度仪 器无法准确测量，电子探头更是无法探测到液体中的小油气泡。
光纤测量多相流有两种方法，{dy}种是美国斯伦贝谢公司的持气率光纤传感仪，该仪器能直接测量多相流中持气率。其四个光纤探头均匀地分布在井筒的横剖面中，其空间取向方位可用一个集成化的相对方位传感器准确测量t在气液混合物中，通过探头反射的光信号来确定持气率和泡沫数量（这二者与气体流量相关联）。此外，利用每个探头的测量值来建立一种井中气体流动的图像，这些图像资料特别适用于斜井和水平井，可以更好地了解多相流流型以及解释在倾斜条件下这 些流型固有的相分离。最近，这种仪器已在世界各地成功地进行了测井实验。它提供的资料能直接测定和量化多相混合物中气体和液体，能准确诊断井眼问题，并有助于生产调整。仪器通过了三口井的现场测试。
第二种是通过测量声速来确定两相混合流的相组分，因为混合流体的声速与各单相流体的声速和密度具有相关性，而这个相关性普遍存在于两相气／液和液／液混合流体系统中，同时也适用于多相混合流系统。根据混合流体的声速确定各相流体的体积分数，就是测量流过流量计的各单相体积分数 （即持率测量）。某{yl}体相持率是否等于该相流动体积分数，取决于该相相对于其它相是否存在严重的滑脱现象。对于不存在严重滑脱的油水两相混合流系统，可以用均匀流动模型进行分析；对于存在严重滑脱现象的流动状态，则必须应用更完善的滑脱模型来解释流量计测量的数据，才能准确地确定各相的流量。经流动循环 实验表明：对于油水混合流体，流量计的长波长声速测量可以确定各相体积分数（即持率），而不受流动非均质性（如层状流动）的影响。
CiDRA公司挖掘了光纤传感器内在的优势，开发了井下光相多相流传感器。目前的样品只局限在测量准均匀流体：如油、水两相或油、水、气三相（气相体积份数小于20％）。为了考察这种新型的光纤多相流传感器在生产井中测量油，水『气三相的性能，CiDRA最近在一口测试井进行了实验。在测试井 中混合了油、水和气体，混合物包括粘度为32API的油、7％矿化度的水和矿厂天然气（甲烷），测试温度1000F，压力<2．75MPa。在 0％．-100％含水率范围内，仪器测量误差小于士5％，精度满足要求。该流量计能够确定原油和盐水混合物中的持水率，在持水率全量程中其误差为±5％以 内，满足生产要求。而且除了能够测量持水率之外，该仪器还测试了三相中气体的体积含量，只是测试中油水的比例已知。结果表明，该仪器能够求出以泡沫流流出型出现的液体中的气体体积百分数。
与过去相比，勘探开发公司如今面临更大的风险和更复杂的钻井环境，因此获得准确的地层构造图和油藏机理具有重要意义。目前使用的地震测量方法，如拖曳等浮电缆检波器组、临时海底布放地震检波器和井下电缆布放地震检波器等，能提供目的产油区域的测量，但这些方法具有相对高的作业费用，不能下入井内 或受环境条件的限制等，而且提供的图像不全面、不连续，分辨率不是很高，因此难于实现连续实时油藏动态监测。
基于光纤的井下地震检波器系统能够解决这些问题，它能提供整个油井寿命期间{yj}高分辨率四维油藏图像，极大方便了油藏管理。这种井下地震加速度检波器能接收地震波，并将其处理成地层和流体前缘图像。
{yj}井下光纤3分量地震测量具有高的灵敏度和方向性，能产生高精度空间图像，不仅能提供近井眼图像，而且能提供井眼周围地层图像．在某些情况下测量范围能达数千英尺。它在油井的整个寿命期间运行，能经受恶劣的环境条件（温度达175 ，压力达100MPa），且没有可移动部件和井下电子器件，被封装在直径2.5cm的保护外壳中，能经受强的冲击和振动，可安装到复杂的完井管柱及小的空间内。此外，该系统还具有动态范围大和信号频带宽的特点，其信号频带宽度为3Hz～800Hz，能记录从极低到极高频率的等效响应。
激光技术和光纤技术可以用于研制井下传感器，用于在充有原油和泥浆等非透明流体的井中进行测井。对于激光光纤核传感器的研究在国外比较盛行，美国、德国、俄罗斯和比利时等国均有大量的有关研究论文。
激光光纤核传感器是在光纤通信和光纤传感器的基础上产生的，它利用了光致损耗和光致发光等物理效应，比常规核探测器具有更多的优越性，是典型的学科交叉。光纤核测井技术，实际上就是在特定的环境下的核探测技术，其典型的优点为：
1．可发针对不同的核探测的能级范围，研制在该范围的敏感探头。
2．因为应用了光致发光效应，可使探头位于千米的井下，而光电倍增管由传输光缆相连置于井上，远离了恶劣的井下环境（高温高压），从而延长其的使用寿命。
3．光纤具有高速率、大容量传输能力，还能搭载其他井下仪器信号。
然而，激光光纤核探测器也有缺点，主要表现在耐高温和承受高压的保护涂层、传输光缆的机械强度以及耐辐射的传输光缆低衰减损耗。
从本文的分析可阻看出，光纤传感器以其独特的优势，可以广泛应用于石油天然气井下的储层参数监测（包括温度、压力和多相流）、声波检测和激光光纤核测井之中，极大地丰富了石油和天然气公司对储层的了解，便于优化油气田开采和维护。值得一提的是，该系统能够及时得到注采的注水压力和温度，从而判断 压力是否超标，从而预防由于压力超标导致的套管损坏，这是一个全新的领域，国内外关于此方面尚未有报道和介绍。
到目前为止，全世界各大石油生产和服务公司都投入了巨资来研究和开发光纤传感器在储层评价中的应用，还有相当多的光纤传感器研发机构也致力于这一新兴领域的工作。可以设想，下一代光纤传感器在克服自身的缺点和劣势以后，将大面积推广，能更有效地帮助实时了解油气开采动态的水平。各大油田公司能够 充分利用这些有利的信息，实现和维持油田的{zy}化生产，从而使油藏达到{zg}的采收率。同时，由于因特网的飞速发展，光纤监测的井况参数可以及时传递，这使得石油行业相关的生产和服务公司能够更有效地分析和评价全世界的资产。
如果大家有兴趣，请联系我，我将把更详尽的资料发给大家，谢谢！
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1.认清光纤光栅的优势，寻找传统传感的劣势。针对不同的应用，每一种传感方式相对都有自己的弱势，弱势项目如何来弥补一直以来就是工程技术人员面临的{zd0}问题。如野外监控的防雷击问题。
2.如何有效的兼容到现有的传感监控系统中？现代监控网络一般由视频，安全报警，物理量测量和其他自动防护设备组成，一般采用总线结构进行网络布设。光纤光栅的传感网络如果能简便的嵌入到整个网络中，将使的他的应用得到更大的推广。如：消防监控的接口问题。
3.如何来简化安装，提高可靠性。传感器属于一种精密的仪器，安装环境的复杂性使得他在存活和可靠性方面面临很大的压力。对于不同的应用必须有针对性的进行对策。如埋入式传感的存活性问题。
4.如何使用光纤光栅制造智能化复合材料。智能化时代的到临就需要更多的智能化材料。
5.广泛的开展技术合作。
6.{zh1}当然是的有好的xxx！
1.提高公众对光纤光栅的认识，目前国内对光纤光栅了解的人是有限的，如果在各行各业有更多的人了解，那么对于市场的推广将更加有力。作法：到各种相关专业媒体进行宣传，让更多的人知道光纤光栅。
2.走出去，市场在等着我们。如果一个电话就能解决，那你是在等死！
3.对客户进行技术推广，而不要只进行产品推广。卖给客户的是整套方案而不简单的是产品。
4.弄清楚我们的客户是谁？
5.更多的发掘潜在用户。后面我给出了一些监控系统的资料，我们可以研究一下光纤光栅可以在里面发挥多大的作用。大家在回帖上可以针对这个问题来进行讨论。
6.市场贵在精而不在广，新型的技术应该找寻一定的突破口。
7.不要为价格所困扰，市场，产品的成长有他必然的过程。问题都是可以解决的。
1.高校科研院所，他们是光纤光栅传感技术最有力的推广者。
2.传感监控系统集成商，他们明白不同的领域需要什么技术，存在什么问题。
3.各种质量监控部门，他们是技术最有力的评价者。
4.最终使用的客户，最杂，最难面对的。
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光纤分布式测温技术是一种利用激光在光纤中的传播特性，实现实时测量空间温度场分布的新技术。它能对光纤沿线的温度场进行分布式的连续检测。 本文介绍了该技术的测温原理，以及其在高压输电电缆内部温度监测方面的应用，并介绍了光纤安装方式对测温精度的影响。
关键词: 高压电缆; 光纤; 分布式温度传感; 光时域反射
1前言
分布式温度传感(DTS:distributed temperature sensing)技术是一种用于实时测量空间温度场分布的传感技术。该技术利用光时域反射(OTDR:optical time domain re flectometry)原理、激光喇曼光谱原理，经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大并将温度信息实时地计算出来［1］。目前，国外 (主要是英国、日本等国)已利用激光喇曼光谱效应研制出分布式光纤温度传感器产品［2］，而国内也在积极 地开展这方面的研究工作，现已研制成功基于分布式光纤温度传感原理的一系列产品，可广泛应用在航空航天、石油测井、电力、冶金、煤矿等领域中［3］。国内把分布式光 纤温度传感技术引入电力系统电缆测温的研究工作只是刚刚开始。
分布式光纤传感技 术具有抗电磁场干扰、工作频率宽、动态范围大等特点，它能够连续测量 光纤沿线各点的温度，目前，国外产品的测量距离可在1~30km范围内，空间定位精度达到1m之内，温度分辨率达到1℃［4，5］。其能够进行不间断的自动测量的特点，特别适用于需要大范围多点测量的应用场合。由于这种光纤传感技术采用的是普通光纤，因而，其在高压电力电缆载流量的动态计算（用缆芯温度间接反映），长距离电缆接头处的温度监测以及电缆发生断线故障时断点位置的测量等场合具有广泛的应用前景。
2光纤分布式温度传感原理
光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射(OTDR)原理以及光纤的后向喇曼散射 (raman scattering)温度效应［6］。当一个光脉冲从光纤的一端射人光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。因光纤内壁类似镜面，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的关系。反射点的温度 (光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。也就是说，后向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象，若能测量出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。
用公式来表达：当频率为ν0的激光入射到光纤中，它在光纤中向前传输的同时不断产生后向散射光波，这些后向散射光波中除了有一条与入射光频率ν0相同的 中心谱线之外，在其两侧，还存在着(ν0-Δν)及(ν0+Δν)的两条谱线。中心谱线为瑞利散射谱线，低频一侧频率为(ν0-Δν)、波长为λs的谱线称为斯托克斯线(st ocks)，高频一侧频率为(ν0+Δν)、波长为λa的谱线，称为反斯托克斯线(A ntistokes)。根据喇曼散射理论，在自然喇曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关。为了xx激光管输出的不稳定、光纤弯曲、接头的损耗等影响，提高测温准确度，在系统设计中，采用双通道双波长比较的方法，如图1所示，即对AntiStocks光和Stock s光分别进行采集，利用两者强度的比值解调温度信号。由于AntiStocks光对温度更为灵敏，因此，将AntiStocks光作为信号通道， Stocks光作为比较通道，则两者之间的强度比为［7］
式中：λs和λa分别为Stocks和AntiStocks光波长；h为普朗克常数；c为真空中的光速；k为玻尔兹曼常数；ν0为入射光频率；T为{jd1}温度。
从式(1)中可以看出，R(T)仅与温度T有关，而与光强、入射条件、光纤几何尺寸及光纤成分无关。因此，借助探测反斯托克斯及斯托克斯后向喇曼散射光 强之比值可以实现温度的测量。另外，利用OTDR技术，还可以根据激光后向散射信号在光纤中的损耗来监测光纤的故障点和断点的位置，进而获知电缆断线的有关信息。
3光纤分布式测温的实现方法
如图2所示的结构图可用来实现上述的光纤分布式测温原理［8］。在同步控制 单元的触发下，光发射机产生一大电流脉冲，该脉冲驱动半导体激光器产生大功率的光脉冲，并注入激光器尾纤中，从激光器尾纤输出的光脉冲要经过光路耦合器后进入一段放置在恒温槽中的光纤（用于系统标定），然后进入传感光纤。当激光在光纤中发生散射后，携带有温度信息的喇曼后向散射光将返回到光路耦合器中，光 路耦合器不但可以将“发射机”产生的光脉冲直接耦合至传感光纤，而且还可以将散射回来的不同于发射波长的喇曼散射光耦合至分光器。分光器由两个不同中心波长的光滤波器组成，它们分别滤出Stocks光和AntiSt ocks光，两路光信号经过接收机时进行光电转换和放大，然后由数据采集单元进行高速数据采样并转换为数字量，{zh1}经过对信号进一步处理（提高信噪比），用于温度的计算。
根据式(1)可以得到
因而，在测温系统标定后，通过测定R(T)，利用已知温度T0下的光强之比R(T0)，根据后向光波的传播时间，就可以确定沿光纤各测量点的温度值。
4光纤安装位置对测温精度的影响
电缆光纤分布式测温技术的核心问题是要提高测温精度，而温度测量的精度需要考虑入射光 强度、系统噪声、喇曼散射系数、叠加次数与温度分辨率等几个方面的因素［9］。另外，光纤的安装方式对温度测量的精度也有着直接影响。
光纤的安装方法通常有两种，一种是表贴式，另一种是内绞合式，以110kV线路中使用的三芯电缆为例，示意图如图3所示。这两种光纤安装方法在温度测量 上有各自的优点和缺点。在图4中［10］，图4(a)所示的是美国奥克兰地区1999年6月份的用电量分布图，其中选定该地区6月份的平均日用电量为基准值；而图4(b)所示为6月份在两种光纤安装方式下所测温度的分布图。从图中可 以看出，与绑缚在电缆表面的光纤相比，安装在电缆内部的内绞合光纤能够对负载的变化做出更快的响应。而绑缚在电缆表面的光纤（表贴光纤）由于受到电缆外界环境以及电缆本身绝缘屏蔽层的影响，几乎无法真实地跟踪负载的实时变化情况，其仅能反应电缆周围环境的温度变化情况。
因而，在理想情 况下，光纤应被置于尽可能的靠近电缆的缆芯的位置来更xx地测量电缆的实际温度。但是，为了接近缆芯而破坏电缆绝缘层的方法是不实用的，而将光纤作为电缆的一部分，在加工电缆时就预埋进去的方法将会使得光纤不得不经受一些高压电缆的制造程序中可能包括的高温挤压和各种各样的弯曲操作，这种方法会大大提高电 缆的制造加工成本。目前，国外一些生产厂家所使用的加工方法是，将一根具有良好柔韧性的空管子装在电缆内部或者是在电缆安装好后固定在电缆表面，然后把光纤吹入空管子中。按照这种方法，光纤的安装将不受电缆的制造和安装过程的支配，而且可以极为方便地对光纤进行更换。该方法使光纤传感元件不会受到任何由于电缆加工或者安装造成的弯曲变形的影响。
对于直埋动力电缆来说，表贴式光纤虽然不能准确地反映电缆负载的变化，但是其对电缆埋设处土壤热阻率的变化比较敏感，而且能够减少光纤的安装成本。
5结论
光纤分布式温度传感作为一种高新技术能对电力系统中的高压电缆进行全线的实时温度监测。该技术在地下电缆网络系统中所出现的温度奇异点的识别、系统实时 负载能力的计算、电网短期超负荷能力的计算、电缆的载流量{zy}化配置以及实现负荷的经济调配等方面具有广泛的应用前景。
分布式光纤传感技术的应用前景非常广泛，早在1988年就成功地在航空航天领域中用于无损检测技术，最近，应用的焦点集中在土木工程领域，目的在于开发可在混凝土组件和结构中，例如高大建筑物、桥梁、水坝、隧 道、高速公路、机场跑道等，测定其结构的完成性和内部应力应变、温度等的情况。同时，还可以用于大型油罐、气罐壳体的状态监测，以防止意外事故发生。
在民用建筑领域，嵌入式的光纤传感技术应用可分为三个方面：1.结构检测和损坏检测；2.实验应力分析；3.系统和服务设施的管理和控制。
1. 工程结构健康监测：如工程结构中应力、裂缝、温度、压力、变形、腐蚀及其相关信息等以及在大型民用设施中构造出复杂的仿人体的神经网络结构进行实时在线的监测；
2. 建 筑系统的管理和控制：光纤网络即起到传感器的作用，又起到信息传输网络的作用。在对混凝土结构监测、监控的过程中，光纤必须与宿主构建有效地结合起来，并保证不破坏原构建的整体性和结构性能。埋入式光纤传感器在混凝土中的应用，包括了混凝土在养护期的热应变及温度监测、结构内部应变监测和振动测量以及裂缝 监测等方面。它提供了对混凝土结构的内部状态的实时、在线的无损监测，有利于结构的安全监测和整体性评价和维护，也有利于对结构设计进行准确的评价以及结构的重新设计和相似设计。
3. 可以通过下面的两种方案实现对大型结构健康状态的分布式监测：1． 基于布里渊散射的分布式光纤温度与应变监测技术2． 基于光纤光栅的准分布室温度和压力监测技术
引文来源
