分布式光纖傳感技術(shù)的特點與研究現(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，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，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.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/分布">分布時，布里淵增益?zhèn)鞲蟹绞綍鹈}沖光能量的急劇降低，從而難以實現(xiàn)長距離的檢測；布里淵損耗傳感方式則引起脈沖光能量的升高，從而能實現(xiàn)長距離的檢測．加拿大的鮑曉毅等人采用布里淵損耗的方式實現(xiàn)了長達51km的傳感長度，并在近期實現(xiàn)了0.5m的空間分辨力[11]．德國的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實現(xiàn)溫度和應(yīng)變的傳感，但在實現(xiàn)被測量的空間定位時沒有利用傳統(tǒng)的光時域反射法，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耦合到另一傳輸模。因此在光纖另一端輸出的耦合模的強度就能反映出被測量的大小，兩傳輸模之間的延遲時間則反映出耦合點的位置。

Frank于1986年采用調(diào)頻載波法來測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)大范圍測量場中分布信息的提取，因而它可解決目前測量領(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)電機組和油井的溫度分布測量，大型倉庫、油庫、高層建筑、礦井和隧道的火災(zāi)防護及報警系統(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，航空、航天飛行器等大型設(shè)備老化程度的檢測，智能材料制備等領(lǐng)域。然而，為了實現(xiàn)快速、穩(wěn)定、可靠及高精度的測量，仍需要進行多方面的研究。今后的研究重點也將主要放在以下幾個方面：

①　實現(xiàn)單根光纖上多個物理參數(shù)（溫度和應(yīng)變）或化學(xué)參數(shù)的同時測量；
　?、凇√岣咝盘柦邮蘸吞幚硐到y(tǒng)的檢測能力，提高系統(tǒng)的空間分辨力和測量不確定度；
　?、邸√岣邷y量系統(tǒng)的測量范圍，減少測量時間；
　　④　新的傳感機理的研究．【MechNet】