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光纤光栅传感器是一种常用的光学传感器件，分布式光纤光栅就属于准分布式光纤传感器件中的一种。
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75分布式光纤光栅传感技术光纤传感技术是一种以光纤为媒介，光为载体，感知和传输外界信号（被测量）的新型传感技术，是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而逐步形成的。
在光通信系统中，光纤被用作远距离传输光波信号的媒质，在这类应用中，光纤传输的光信号受外界因素的影响越小越好，但是，在实际的光传输过程中，光纤容易受到外界环境因素的影响，如温度、压力、应变等外界条件的变化将引起光纤中传输光波的特征参数如频率、相位、光强、偏振态等的变化，通过测量这些参数的变化，就可以得到外界作用于光纤的物理量，这就是光纤传感技术。
光纤传感技术的基本原理是：将光源的光入射进光纤，当光在光纤中传输的过程中受到外界物理量影响，使得被测参数与光纤内传输的光相互作用，进行调制，从而使其光学性质如光的频率、波长(颜色)、强度、相位、偏振态等发生变化成为被调制的信号光，然后将这一调制的信号光送入光探测器中进行解调，经信号处理后就可获得被测参数。
光纤传感器与传统传感器相比具有许多明显优势：1）体积小、重量轻，几何形状具有多方面的适应性，可以做成任意形状的传感器和传感器阵列。
2）抗电磁干扰能力强、耐高温、耐腐蚀，在易燃、易爆环境下安全可靠。
3）光纤传感器件多是无源器件，对被测对象影响较小。
4）便于复用，便于成网。
它既可以作为信息的传递媒介，又可以作为信号测量的传感装置。
5）光纤传感器传输频带宽，动态范围大，测量距离长。
光纤传感器的种类很多，按照其工作方式可分为：点式、准分布式和分布式三类。
其中，准分布式光纤传感器是使用传感网络系统进行测量的，其光纤不作为传感元件，只作为传输元件，其敏感元件为多个点式的传感器，它们采用串联或各种网络结构形式连接起来，利用波分复用、时分复用或频分复用等技术形成分布式网络系统，进而可以较精确地分时或同时得到被测量信息的空间分布，也可同时得到某一点或某些空间点上不同被测量的分布信息。
基于分布式光纤传感技术的智能结构健康监测一、引言智能结构健康监测技术随着机械设备、航空航天、交通运输、建筑等领域需求的增长，逐渐受到广泛关注。
目前结构健康监测的主要手段包括传统监测方法和传感器监测方法。
传统监测方法存在着监测难度大、监测范围小、监测成本高等问题。
而传感器监测方法则面临着传统传感器在工作环境下易发生损坏和干扰等问题。
分布式光纤传感技术作为一种新型的结构健康监测技术，可以在结构体内安装光纤传感器，实现对结构体内的温度、应力、形变等信息进行高精度实时监测，具有监测范围大、数据获取频率高、抗干扰能力强等优点。
本文将就基于分布式光纤传感技术的智能结构健康监测问题进行分析和讨论。
二、分布式光纤传感技术的基本概念1.分布式光纤传感技术的原理光纤传感技术利用光纤本身的光学特性进行数据传输和信息监测。
光纤传感技术的核心是使用光纤作为传感器，利用光纤对外界物理量的响应进行检测。
在光纤传感器中，一般通过调制光纤中的光学特性（如光耦合、吸收、散射等），使其对外界参数（如温度、形变、压力等）发生变化时产生相应的光学信号。
接着，通过对光学信号进行分析处理，即可实现对物理参数的检测和监测。
2.分布式光纤传感技术的分类分布式光纤传感技术主要包括两种类型，即时间域反射技术（OTDR）和布里渊散射技术（BOTDR）。
其中时间域反射技术（OTDR）以激光信号发送至光纤中的传感点，利用光在纤芯和光纤外皮之间的反射波采集传感信息，通过对波形的时间、强度等参数的分析处理，实现对传感点位置、状态等参数的检测和监测。
布里渊散射技术（BOTDR）则是利用光波在光纤中的布里渊散射发生机制，实现对光纤中音频波的传输和检测。
BOTDR主要是利用细长的光纤作为传感元件，将来自激光的光和和来自布里渊散射的光进行合成，并输出到接收端。
由该方法采集到的光是与之相关的物理量的函数值，经过处理之后，可以得到被监测物的运动状态。
3.分布式光纤传感技术的特点与传统传感器相比，分布式光纤传感技术具有以下优点：①监测范围大。
光纤传感技术在结构健康监测中的应用一、引言随着科技的发展，光纤传感技术已经在许多领域得到广泛应用。
其中，结构健康监测是光纤传感技术的一个重要领域。
本文将从光纤传感技术的基础知识入手，介绍光纤传感技术在结构健康监测中的应用。
二、光纤传感技术基础知识光纤传感技术是将光纤作为传感器来进行物理量的测量和控制的一种新的技术。
其主要的工作原理是利用光纤传输过程中的光学原理，对光信号进行分析，从而实现对物理量的测量和控制。
光纤传感技术主要有两种类型：分布式光纤传感和点式光纤传感。
分布式光纤传感是指将光纤进行分段，每一段都可以进行测量，从而对整个光纤进行精细监测。
而点式光纤传感是在光纤上设定若干个特定测量点，对这些测量点进行监测。
三、光纤传感技术在结构健康监测中的应用1. 光纤传感技术在桥梁监测中的应用随着城市化的进程，城市道路和桥梁的建设也在不断增加。
这些桥梁受到车辆和行人的频繁经过，长期使用容易出现疲劳、裂纹、变形等问题。
如果这些问题得不到及时修复和处理，就会产生巨大的安全隐患。
利用光纤传感技术可以对桥梁进行精密监测。
分布式光纤传感技术可以对整座桥梁进行监测，精度达到毫米级别，实现对桥梁在使用中可能出现的形变、应力变化、温度变化等问题的监测。
这样，就可以预测桥梁可能出现的问题，并及时处理，使得桥梁在长期使用中更加安全可靠。
2. 光纤传感技术在建筑物监测中的应用建筑物是人类居住和工作的重要场所。
长期使用的建筑物，容易受到自然因素的影响而出现倾斜、裂缝等问题。
如何及时发现和处理这些问题，对于建筑物的安全和使用具有重要意义。
利用光纤传感技术可以对建筑物进行精密监测。
点式光纤传感技术可以在建筑物中选取一些测量点进行监测。
可以监测建筑物内部温度、湿度、压力等因素，同时还可以监测建筑物的倾斜、裂缝等问题，实现对建筑物安全问题的精细监测和预警。
3. 光纤传感技术在地质灾害监测中的应用地质灾害是一种常见的自然灾害，如山体滑坡、泥石流等。
分布式光纤传感的基本原理一、引言分布式光纤传感技术是利用光纤作为传感器，通过对光纤中的光信号进行分析和处理，实现对物理量的测量和监测。
该技术具有高精度、高灵敏度、可靠性高等优点，在工业、交通、环保等领域得到了广泛应用。
二、基本原理1. 光纤传感器的工作原理光纤传感器是基于光学原理设计制造的一种传感器。
其主要组成部分是光源、光纤和检测系统。
在测量过程中，光源会向光纤中发射一束激光或LED等光线，经过反射或散射后再返回检测系统进行信号处理。
2. 光纤传感器的分类根据不同的测量原理和应用场景，可以将光纤传感器分为多种类型。
常见的有：（1）布拉格反射式（FBG）传感器：利用布拉格反射原理实现对温度、压力等物理量的测量。
（2）拉曼散射式（Raman）传感器：利用拉曼效应实现对温度、压力等物理量的测量。
（3）雷达式（OTDR）传感器：利用光时域反射原理实现对光纤长度、损耗等物理量的测量。
（4）弯曲式传感器：利用光纤弯曲时产生的信号变化实现对温度、应力等物理量的测量。
3. 分布式光纤传感技术的原理分布式光纤传感技术是一种基于拉曼效应原理的传感技术。
在这种技术中，通过向光纤中注入一束高功率激光，使其产生拉曼散射效应。
当激光与介质相互作用时，会产生散射光信号，并且随着介质内部物理参数的变化而发生频移。
通过对散射光信号进行分析和处理，可以得到介质内部物理参数分布情况。
4. 分布式温度传感原理在分布式温度传感中，通过向被测物体表面附近埋设一根特殊的分布式光纤，在激光作用下，可以得到介质内部温度变化情况。
具体原理如下：（1）激光器向被测物体表面附近注入高功率激光。
（2）激光与介质相互作用，产生拉曼散射光信号。
（3）散射光信号经过分析和处理，得到介质内部温度分布情况。
三、应用领域分布式光纤传感技术具有广泛的应用领域，在以下几个方面得到了广泛的应用：1. 石油化工行业在石油化工行业中，分布式光纤传感技术可以实现对管道温度、压力等物理量的实时监测。
分布式光纤传感器1. 简介分布式光纤传感器（Distributed Fiber Optic Sensor，简称DFOS）是一种利用光纤作为传感器的传感技术。
光纤传感器将光纤作为传感元件，通过测量光纤中的光信号的改变，实现对物理量的测量和监测。
相比传统传感器，分布式光纤传感器具有全光电传输、大范围、高灵敏度、抗电磁干扰等优点，被广泛应用于工业、军事、交通、环境监测等领域。
2. 工作原理分布式光纤传感器的工作原理基于光纤中的光信号的改变。
一般来说，光纤传感器可以通过两种方式实现对物理量的测量：基于光纤的干涉原理和基于光纤的散射原理。
2.1 基于光纤的干涉原理基于光纤的干涉原理是利用光纤中的光信号的干涉现象来测量物理量。
光纤传感器一般采用光纤的两个光束进行干涉，通过测量干涉光信号的强度或相位变化，来获得物理量的信息。
2.2 基于光纤的散射原理基于光纤的散射原理是利用光纤中的光信号的散射现象来测量物理量。
光纤传感器通过测量散射光信号的强度、频谱或时间延迟等参数的变化，来获得物理量的信息。
3. 分类根据传感原理、传感方式和应用领域的不同，分布式光纤传感器可以分为多个分类。
下面将介绍几种常见的分类方式。
3.1 基于传感原理的分类根据传感原理的不同，可以将分布式光纤传感器分为基于干涉原理和基于散射原理的两类。
3.1.1 基于干涉原理的分布式光纤传感器基于干涉原理的分布式光纤传感器主要包括光纤干涉仪、光纤布拉格光栅传感器等。
这类传感器通过测量光纤中的干涉光信号的强度或相位变化，实现对物理量的测量。
3.1.2 基于散射原理的分布式光纤传感器基于散射原理的分布式光纤传感器主要包括光纤布里渊散射传感器、光纤拉曼散射传感器等。
这类传感器通过测量光纤中的散射光信号的强度、频谱或时间延迟等参数的变化，实现对物理量的测量。
3.2 基于传感方式的分类根据传感方式的不同，可以将分布式光纤传感器分为连续式和离散式两类。
3.2.1 连续式分布式光纤传感器连续式分布式光纤传感器是指将光纤作为连续的传感元件，沿着被测量对象的长度方向进行布置，实现对整个长度范围内物理量的测量。
光纤光栅和分布式光纤一、光纤光栅技术光纤光栅是一种通过在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化而产生的光学元件，具有很好的传感性能和调制特性。
光纤光栅可以分为两种类型：反射型和透射型。
反射型光栅和透射型光栅的基本原理如下：1. 反射型光栅反射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的折射率变化来实现的。
当光信号通过光纤光栅时，会被反射并发射出去。
反射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的折射率变化的相互作用来实现光的反射和传输。
通过调节折射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。
2. 透射型光栅透射型光栅是通过在光纤的芯片中引入周期性的反射率变化来实现的。
当光信号通过光纤光栅时，会被反射或透射。
透射型光栅的工作原理是利用入射光与光栅的反射率变化的相互作用来实现光的透射和传输。
通过调节反射率变化的周期、幅值和相位等参数，可以实现对入射光信号的调制和控制。
光纤光栅技术具有很好的传感性能和调制特性，被广泛应用于光通信、光传感、光学成像等领域。
其中，光纤光栅传感技术可以实现对光信号的高精度测量和控制，广泛应用于温度、压力、应变、光谱等物理量的测量。
二、分布式光纤技术分布式光纤技术是一种通过在光纤中引入周期性的光反射点或光散射点来实现的光学传感技术，可以实现对光信号沿光纤长度的实时监测和控制。
分布式光纤技术主要有两种类型：光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）和分布式光栅传感技术。
它们的基本原理如下：1. 光时间域反射分布式光纤传感技术（OTDR）OTDR技术是利用脉冲光激发光纤中的散射光信号，通过检测和分析光信号的时间延迟和强度变化来实现对光纤中的事件的实时监测和定位。
通过调节光脉冲的时间宽度和波长等参数，可以实现对光信号的高分辨率测量和控制。
2. 分布式光栅传感技术分布式光栅技术是利用在光纤中引入周期性的折射率变化或反射率变化来实现对光信号的实时监测和控制。
分布式光栅传感技术可以实现对光信号的空间分布信息的高分辨率测量和控制，被广泛应用于地震监测、管道漏洞检测、离子辐射检测等领域。
分布式光纤传感技术的分类
一分布式光纤传感监测系统原理
光的传播有一种叫做闪射现象。
闪射：当光束通过不均匀媒质时，部分光束将偏离原来方向而分散传播，从侧向也可以看到光的现象，叫做光的散射。
然后光的散射可以分成弹性散射跟非弹性散射。
弹性闪射主要有瑞利散射和米氏散射；非弹性散射包括布里渊散射，拉曼散射，康普顿散射等。
而分布式光纤传感监测系统，是采用不同的散射实现的，有基于拉曼光谱（Raman spectra），布里渊散射，瑞利散射等。
二分布式光纤传感监测系统分类
分布式光纤有几种类型，经常看到的有DTS分布式光纤测温、DVS分布式光纤、DAS分布式光纤声波监测系统。
1. DVS防区型
是通过划分防区进行监测的，而且当某个位置入侵后不能准确定位到具体位置，只能知道在某个防区，所以划分防区就很重要。
我们一般建议是50m-200m 一个防区，总防区一般为16个以内。
这样就能快速的定位到入侵位置（因为距离比较短）。
主要用在一些建筑的周届安防上，而且安装比较复杂，不能应用于长距离传输，价格不贵，当长距离定位型的DVS 价格降下来后，防区型的DVS慢慢没有优势了。
2. 分布式光纤振动传感系统（DVS）
根据振动进行测量的，基于瑞利后向干涉；定位精度，跟监测距离长度是2个比较重要的指标；目前国内领先水平是40km左右,定位精度在5米这样，再高的距离到50KM,60KM，相比于防区型，DVS能够准确的定位出入侵位置，所以定位精度很重要。
目前该系统功能完善，可提供用户需要的功能。
可视化报警显示：提供形象的可视化显示界面，通过图形组态模块将光纤位置映射到图像上，一旦某点发生入侵事故，报警信息直接显示在图像上，形象直观。
振动曲线显示：系统可以实时显示整个光缆的振动信号分布曲线，当某处振动信号应变异常时，通过曲线可以显示该处实时信息
分区/ 分级事件报警：提供多种灵活的报警方式，报警参数可以分级、分区域设置。
历史统计分析：提供历史振动数据统计分析功能，包括：
a. 某时刻光缆不同位置的振动分布曲线
b. 某时段光缆某点的振动变化曲线
3. 分布式光纤声波监测系统（DAS）
该系统检测声音，原理是基于振动测量；跟DVS的区别是DAS相位解调，能线性还原声音，DVS没有相位调解，无法还原声音；在能源，石油，燃气管道等等场景中开始使用。
DAS系统需要相干探测，所以探测部分需要使用到平衡光电探测器。
想快速搭建分布式光纤声波监测系统，可以采用DAS的一体化模块，配上一张高速的采集卡即可。
DAS一体化模块从软件开发角度看，DAS相比DVS 要复杂，因为数据量大，解调复杂。
现场声音监听与还原：系统能够精准地还原光缆周围事件声音信息。
振波分析能力高。
分析精度高。
人工智能分析：系统具有人工智能分析功能，在音频分析部分，可以自动过滤事前规定的白名单事件，例如刮风、下雨、火车经过、汽车经过、打雷等等干扰信号。
出现异常事件，立即告警，并明确标示出具体位置。
目前已建立绝大多数预警事件模型，事件识别的准确率可达到99%。
多声道侦听，互不干扰：还原该段光缆所处环境的音频，且各个声音信道互不干扰。
卫星地图预警管理系统：结合地理信息系统GIS，采用二维的卫星图作为用户的展示页面。
一张图清晰明了，地理位置便于记忆与口述。
精确位置报警：根据客户需求可精确定位
断纤定位系统：通过对光纤内反射光的实时监测，可以精确定位断纤的具体位置，有助于在光缆被人工破坏、意外施工破坏后，迅速确定断纤的位置，减少事故带来的损失。
4. 分布式光纤测温系统（DTS）
该系统主要用于监测温度，单独DTS一般是基于拉曼的；也有基于布里渊
的BOTDR，可以同时测温和应力，现场需要2根光纤，一根测温，一根测应力，但是造价非常高，贵的价格能到百万级别。
BOTDR系统需要用到高速的光电探
测器。
分布式光纤测温系统可以直接应用在电缆隧道、石油管道等长距离的温度监测。
完全分布式：DTS分布式光纤测温能在几秒内检测整条光纤沿线完整的分布温度，无遗漏。
长距离监测：分布式光纤测温系统可以监测的距离长达30KM，可定制更长距离的测温。
抗干扰强：测温光纤由石英构成，电气绝缘，不受任何电磁干扰，也不发射电磁波，特别适合各种复杂环境、强电环境。
本征安全：感温元件为测温光纤，内部传输的光信号的平均功率为微瓦级；本质安全。
精确定位：定位精度达到±1M。
快速响应：高灵敏度，反应迅速，单通道扫描时间短。
安装方便：分析仪安装简单，布置灵活。
5. 光纤光栅（FBG）
光纤光栅，在光纤里面刻蚀的光滤波器，可以滤出特定频率的光。
一般工程应用是，一个多通道FBG解调模块，后面接FBG光纤传感器，测温度，测应力等等；比较成熟，缺点就是成本有点高，如果能把成本降下来FBG的应用市场还是挺多的。
