[分布式,光纤,技术]分布式光纤监测技术的有效运用

１ 分布 式光纤 监测 技术应 用 的特点
（） ２ 光纤本身轻细纤柔 ， 光纤传感器 的体积
小， 重量 轻 ， 仅便 于 布设 安 装 ， 且对 埋 设部 位 不 而
的材料 性 能和力 学 参 数影 响甚 小 ， 实现 无 损 埋 能
设。
近年 来 ， 为改进 传统 的结构 安全 监测方 法 ， 将 光纤 传感 技术应 用 于结 构 工程 领 域 ， 以监 测 结构
成果 。
（） ３ 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 特 点外 ，
还具有 以下 两个 显著 的优点 ：
（ ） 以准确 的测 出光 纤 沿 线任 一 点 的监 测 １可
量， 信息 量大 ， 成果 直观 。
分布式光纤传感 器是 目前 国内外 研究 的热 点 ， 试 用 光纤 的跨 距 可达几 十 千 米 ， 测 分辨 率 高 ，
独特 的优点 ：
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 一 流 监 测 渗 系统 。水库 蓄水 期 间 ， 发现 周 边 缝有 几 处 渗 漏 即 点， 对渗 漏定位 相 当有效 。 第 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 ； 置 于 湖北 古 洞 口面板 堆 石 坝 面 设
的外 部荷 载 ， 量 内部温 度 、 力 、 变及 由外部 测 应 应
荷载 引起 的损 伤 已成 为 人 们 研 究 的一 个 热 点 课 题 。欧美 等工业 发达 国家逐 步将 光纤传 感技 术应 用于结 构安 全监 控 。国 内的专家 学者 也成功 地将

《分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，分布式光纤传感技术以其独特的优势在众多领域得到了广泛应用。

特别是在结构健康监测领域，分布式光纤传感技术因其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力，成为了结构应变及开裂监测的重要手段。

本文将详细探讨分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究。

二、分布式光纤传感技术概述分布式光纤传感技术是一种基于光纤的光学传感技术，通过在光纤中传输的光信号与外界环境相互作用，实现对温度、应变、振动等物理量的测量。

其核心原理是利用光时域反射技术（OTDR）和光频域反射技术（OFDR）等手段，对光纤中的后向散射光信号进行分析，从而获取沿光纤分布的物理量信息。

三、分布式光纤传感技术在结构应变监测中的应用（一）应用原理在结构应变监测中，分布式光纤传感技术通过将光纤埋设或粘贴在结构物表面或内部，利用光纤对结构物的微小形变进行感知和测量。

当结构物发生形变时，光纤中的光信号会随之发生变化，通过分析这些变化，可以推算出结构物的应变情况。

（二）应用案例以大型桥梁结构为例，通过在桥梁关键部位埋设光纤传感器，可以实时监测桥梁的应变分布情况。

一旦发现异常应变，可以及时采取措施，避免桥梁发生结构性损伤或垮塌事故。

四、分布式光纤传感技术在结构开裂监测中的应用（一）应用原理在结构开裂监测中，分布式光纤传感技术可以通过检测光纤中光信号的突然变化来预测和监测结构的开裂。

当结构发生开裂时，由于裂缝的产生和发展，光纤中的光信号会受到影响，这些变化可以被传感器捕捉并分析，从而实现对结构开裂的监测。

（二）应用案例以建筑物结构为例，通过在建筑物的关键部位布设光纤传感器，可以实时监测建筑物的开裂情况。

这对于预防建筑物因开裂而导致的安全事关重大，能够为建筑物的维护和修缮提供有力支持。

五、结论分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中具有重要的应用价值。

其高灵敏度、高空间分辨率和长距离监测能力使其成为了现代结构健康监测的重要手段。

应用与展望
交 通
隧道、地铁、公路的火灾监测和报警 隧道及地铁顶部结构安全监测 公路、铁路路基监测 路面的结冰探测，铁路监测 石油、天然气输送管线或储藏罐泄漏监测，防盗监测 油库、油管、油罐的温度监测及故障点的检测 煤矿的温度监测，位移及应用安全监测 电力电缆的表面温度检测监控、事故点定位 电缆隧道、夹层的火情监测 发电厂和变电站的升温温度监测、故障点的检测和火灾报警 大坝、河堤、建筑、桥梁的混凝土固化与养护温度应变测试 大坝、建筑位移、应变测试 河流及湖泊底部地理变化监测 光纤通讯信号窃听监视，垃圾处理站温度监测，山体滑坡监测 光纤光缆生产在线控制，光缆维护，工作光缆应变监测，光纤掺杂物测量 热、通风和空气条件（HVAC），外界海洋，森林，野外场所的长期温度测量
无法捕获故障信息
能够捕获故障信息 在构件失效前进行维护
分布式监测系统能够获取全部的结构完整性信息
分布式光纤传感 技术在大坝中施 工中的温度监测
分布式光纤传感技术在大坝中 施工中的温度监测结果
BOTDR技术在三峡库区 巫山残联滑坡监测的应用
三峡库区巫山残联滑坡下部
BOTDR监测应变沿光纤分布图
VB CVT T CV
T －温度变化量
－应变变化量
100 PB C PT T C P PB (T , )
CV －Brillouin频移应变系数
PB －Brillouin功率变化量
C PT －Brillouin功率温度系数
C P －Brillouin功率应变系数
BOTDR技术 （基于Brillouin光时域反射）
分布式 光纤传感 技术
BOTDA技术 （基于Brillouin光时域分析）
BOFDA技术 （基于Brillouin光频域反射）

１ ． 分 布式 光 纤 监测 技 术 的 研 究 背 景 和应 用特 点
光纤技 术于二十世纪七 十年代被发现 ． 因其具有灵敏度 高 、 安全 性 高以及使用寿命较长 的特点 ． 在通信技 术方面有了一定 的运用 。随 着科 研技术的进一步发展 ． 光纤的应用变得 十分广泛 ． 现 代通信几乎 全部 采用光纤技术 ． 另外在 医疗 、 采矿 和石 油工业等方面也 因为有 了 光纤 的加入 节省 了很大 的人力 、 财力和物力。
过 程 中 显现 出 来 的特 点 进 行 分 析 总 结
【 关键词 】 涡轴发动机 ； 耗油率 ； 轴功率 ； 清洗
地 区． 如果采用传统的监测技术 ． 如果地 质灾害 突然 ， 那 么监测 系统也 会受 到地质灾害的影响从而造成损害 ． 因而不能及 时对 现场的情况作 出比较具 体的分析 ．耽误救 援的同时也会造 成人力物力 的浪 费和损 失 因此将分布式光纤监测 技术应用于对地 质灾害高发地段 的监测 中． 可以随时监 控它们内部温度 ， 应力应变的变化情况 ， 从 而及 时的发 现危 险情况 ． 在面对突发灾害时 ． 光纤监测 的优点就能体现 出来 了。 我国西南部 因其较为特殊的地理环境 ． 在 多雨 的季节 易频繁的发 生 滑坡 灾害 ． 对人们 的生活造 成了很大 闲扰， 甚至危及到 了人们 的生 命安 全 而每年因滑坡造成 的经济损失高达数百亿 因此 ， 及时的发现 滑坡并采取措施对滑坡进行防治变得十分的重要。所 以 ． 本文具体讨 论光纤监测技术在应对 山体滑坡中的运 用 对滑坡进行分布式光纤监测 ． 在易发 生滑坡 的坡体 内部埋入光纤 形成 一个 较为完整的监测 网络 ． 对坡体 的变形进行监测 ． 形成 一个较 为全面的分布式光纤监测灾害控制系统 以三峡库 区马家沟为例 ， 在 前期 准备工作 中． 针对该工程所处 的地理位 置及周 围的环境特点进行 详 细的记录和分析 ． 在实施 该工程 的时候 ． 沿着坡体走 向采用 直埋和 定 点相结合 的方式在其 内部埋入可以感测坡 体变形 和温度的光纤 ． 沿 垂 直于坡体走 向的方 向． 上升一定的高度便设 置一个监测孔 。通过对 坡体进行一段时间 的监测 ． 对监测统计到的数据 进行分析得到 以下结 论： 坡体 表面变形 的异常位置都可以通过各类应 变传感光纤进行有效 的识 别和定位 这也体现 出来了分布式光纤技术在 监测坡体滑坡方面 的有效运 用另外 ． 随着社会 的快速发展 ． 各 行各业的发展都加 快 了速 度． 特别是建筑行业 ． 又 因为 钢筋混凝土结 构稳定 ， 耐用 ， 极 大的满足 建筑行业对结构件本身的要求 ． 所以钢筋 混凝土结构的在近些年来被 广泛 的利用 然而 钢筋混凝土也会到到外 界干扰而不能充分体现出 其优点 ． 除去人为 因素造成 的钢筋混凝 土结构的破坏外 ． 钢筋混凝土 因其结构化学性能 的影 响 ． 其中 的钢筋会 发生锈蚀现象 ． 一旦钢筋混 发生了锈 蚀现象 ． 其本身具 有的优秀性能 不仅 体现不 出来 ， 甚 至还会 加快 其结构 的断裂 因此 ． 锈蚀现象的产生会对钢筋混凝土结构造成 巨大的危 害 然而 ． 通过对钢筋缓凝图机构进行一系列的研究后发现 ． 锈蚀 现象 刚发生时是很难被观察到的 ．而观察到有锈蚀现象发生时 ， 已经 过了对钢筋混凝土进行维修的最佳时期 了 ． 此时不仅修复难度加 大． 而且 产生 的维修费用也是极高的 很多工程案例中都 因为锈蚀现 象没有被及时的发现 ． 最 终导致总体结构 发生破坏 ． 造 成巨大的经济 损 失甚至会 发生人员 的伤亡 所以 ． 为了较早的发现钢筋混凝土发生 的锈蚀问题 ．对钢筋 混凝土 内部 的钢 筋进行有效 的监测 时很有必要 的 因此 ． 采用分 布式光纤监测技术 ． 在钢筋混凝土结构外 同缠绕 上光 纤． 形 成一个 完整 的监测系统 ． 在钢筋发生锈 蚀现象时 ． 会 因为内部产 生的锈胀力使得整体结构发生形变 ． 从而使得缠绕在结构上 的光纤也 发生形变 ． 由于光纤 的灵 敏度极高 ． 即使在锈蚀发生初期 发生 的极小 的形变也 能通过光纤传感器被发现 从而可以达到对钢筋 混凝土结构 进行 早期 的防锈蚀措施 ． 避免造成重大危险事故 ３ ． 总 结 与 展 望 分布式光纤监测技术是一种具有高灵敏度 ．精度较高等优 良特点 的监测手段 ． 可 以有效 的防止灾害和事故的发生． 对保护人们的生命、 财产 安全起到了很大的作用。 随着对分布式光纤 Ⅲ ４ 技术的研究进 一 步加深， 其

分布式光纤测温技术在电缆监测中的应用发表时间：2019-03-14T11:29:44.143Z 来源：《河南电力》2018年18期作者：何超[导读] 以实例证明了分布式光纤测温系统是电缆在线监测实现诊断及定位技术的最有效手段之一。

（江苏中能硅业科技发展有限公司江苏徐州）摘要：本文介绍了分布式光纤测温技术在国内外发展的现状，阐述了基于拉曼散射系统的基本原理，以及分析了分布式光纤测温技术在企业电缆中的应用，以实例证明了分布式光纤测温系统是电缆在线监测实现诊断及定位技术的最有效手段之一。

关键词：分布式光纤测温；电缆；在线监测引言电力电缆故障往往是绝缘水平下降，泄露电流增大，损耗增加，导致温度升高；温度升高又进一步使绝缘老化，泄露电流增大，温度再升高，最终导致绝缘击穿，或者发生火灾。

防止电缆火灾是保证电力系统安全运行的重要方面。

若能在事故发生早期通过温度测量进行预警并迅速采取有效措施，就能有效避免此类事故。

传统的测温方法采用点式感温元件装在电力电缆的重要部位进行测温，此方法只能对电缆系统局部位置进行测温，无法对整条电缆线路实现温度在线监测。

而分布式光纤测温系统能够实现多点在线的分布式测量，其中光纤既作为传感元件感知温度信息又作为信息载体传输温度信息，具有抗电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、本征安全、传输距离远、高带宽、高温度分辨率、高空间分辨率、定位精准等优点，可有效实现电力电缆全线温度在线监测，实时监测电缆的温度，及时发现和定位温度异常点，并输出报警信息，提高了电缆的运行安全性和可靠性。

1.分布式光纤测温技术简介目前，光纤测温技术主要采用两种基于拉曼散射的温度传感技术，一是基于拉曼光时域反射技术的分布式光纤传感技术；二是基于拉曼光频域分析技术的分布式光纤传感技术。

基于分布式光纤传感技术的优势，其理论和应用研究一直是国内外研究的热点。

1981年英国的南安普敦大学首次提出了分布光纤温度传感器系统的定义，1987年英国YORK技术有限公司首次推出了商品化的拉曼后向散射效应的分布式光纤温度传感（DTS）系统。

浅谈分布式光纤监测技术在城市轨道交通中的应用发表时间：2020-05-29T07:53:06.480Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年4期作者：缑向阳[导读] 随着光纤传感器的研究及应用的普及，分布式光纤监测技术已逐步应用于城市轨道交通监测、检测工作中，本论文结合分布式监测技术及光纤传感器技术，探讨适用于隧道的分布式光纤监测技术，实现建设施工及运营阶段的分布式监测。

北京市轨道交通运营管理有限公司摘要：随着光纤传感器的研究及应用的普及，分布式光纤监测技术已逐步应用于城市轨道交通监测、检测工作中，本论文结合分布式监测技术及光纤传感器技术，探讨适用于隧道的分布式光纤监测技术，实现建设施工及运营阶段的分布式监测。

关键词：分布式光纤监测技术光纤传感器城市轨道交通监测一概述20世纪70年代，光纤传感器技术伴随着光纤技术和光纤通信技术迅猛发展起来，其在各行各业自动控制、自动检测、故障诊断等方面都取得了巨大的研究成果及应用推广。

近年，随着城市轨道交通工程施工、运营安全越来越受到重视后，分布式光纤传感器测量技术的研究也取得卓越的成就，尤其在隧道监测、检测领域。

分布式光纤传感器技术作为分布式监测的主要手段，已成为国际上竞相研发的高端技术，亦成为未来城市轨道交通建设阶段施工安全监测、运营阶段结构健康监测（位移监测、渗漏水监测、裂缝监测等）及温度监控的发展方向。

二分布式光线监测技术1光纤传感技术光纤传感技术即用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，感知和传输外界信号的新型传感技术。

因此其具有光学测量及光纤的优点：电绝缘性好、抗电磁干扰能力强、非侵入性、高灵敏度及容易实现对被测信号的远距离监控。

目前已进入实用化阶段，逐渐形成传感领域的一个新的分支，但当前其主要应用研究为取代传统机电传感系统的，前所未有的全新功能的光纤传感器研究相对缺乏。

2分布式监测分布式监测为引用计算机网络的一个概念，相对传统于观测对象上布设一个个监测点，独立采集变形值的方式，分布式监测为布设在观测对象上相互关联的一组监测点形成监测系统的监测方法。

分布式光纤传感技术在城市综合管廊的应用随着城市的快速发展，城市综合管廊作为一种新型建筑结构得到了广泛的应用。

而为了更好地管理维护城市综合管廊的运营，对于其内部的环境参数、设备状态等信息的监测显得尤为重要。

传统的监测手段存在着诸多的缺陷，而分布式光纤传感技术则成为了具有广泛应用前景的一种新型技术。

分布式光纤传感技术是一种利用光纤本身作为传感器来实现各种参数监测的新型技术。

其原理是将一段光纤分成许多小段，通过激光的反射和折射来确定光纤内部的参数变化情况，从而实现对环境温度、拉伸力、压强等参数的监测。

该技术具有高精度、高灵敏度、无电磁干扰、长寿命等优点，因此被广泛应用于石油、化工、航天等领域。

在城市综合管廊的应用上，分布式光纤传感技术可以实现对管廊内部环境参数的实时监测，例如温度、湿度等。

同时，其还可以通过监测管廊结构的变化情况，实现管廊内部设备状态的实时监测，例如管道是否漏水、线路是否短路等。

通过这些数据的实时监测，可以及时发现管廊内部的问题，并对问题进行及时处理和修复，以保障管廊的正常运行和安全性。

在城市综合管廊应用领域，分布式光纤传感技术也存在着一些不足之处。

首先，分布式光纤传感技术需要进行埋设，所以在管廊建设之前就需要对其进行规划和设计，增加了建设成本。

其次，分布式光纤传感技术数据较多，需要进行大量的数据处理和分析，对于操作和维护人员的技术要求较高。

总的来说，分布式光纤传感技术在城市综合管廊应用领域具有广阔的前景和重要的意义。

通过对管廊内部环境和设备状态的实时监测，可以提高管廊的运行效率和安全性，为城市的可持续发展做出积极贡献。

但是，在实际的应用过程中还需要进一步的研究和探索，以完善其在城市综合管廊中的应用。

对于分布式光纤传感技术在城市综合管廊应用的研究，主要包括传感器的布置、数据采集和处理、安全性等方面。

首先，在布置传感器上，需要考虑管廊的结构和长短等因素。

由于分布式光纤传感技术是利用光纤本身作为传感器，因此在布置光纤的过程中需要注意光纤的曲率和拉伸情况，避免光信号受到干扰。

分布式光纤传感技术在地下水监测中的应用地下水是人类生活的重要资源，也是环境保护的重要组成部分。

然而，由于地下水的监测成本高、覆盖面广、数据传输困难等诸多限制，地下水监测一直是一个难题。

随着分布式光纤传感技术的发展，地下水监测得到了很大的提升，成为目前最受欢迎的地下水监测技术之一。

一、分布式光纤传感技术分布式光纤传感技术是利用光纤作为传感器，在光纤中布置传感器的方法。

通过不同的光学特性，可以实现对温度、压力、位移等参数的测量。

与传统传感器不同，分布式光纤传感技术不需要大量的单独传感器，只需要在光纤上进行布置，就可以实现对大片区域的监测。

二、分布式光纤传感技术在地下水监测中的应用1. 开挖工程的监测在地下水监测中，分布式光纤传感技术可以用于对开挖工程进行监测。

通过布置在施工区域的光纤，可以实时的监测出地下水位的变化，以及是否存在渗漏现象，从而对地下水的开采提供有力的依据。

2.矿区地下水监测在矿区地下水监测方面，分布式光纤传感技术的应用也十分广泛。

传统的矿井地下水监测需要布置大量的传感器，同时由于监测点较少容易造成盲区。

而分布式光纤传感技术可以在矿区光缆下布置传感器，实现对大片区域的监测，可以及时地发现地下水位的变化，减少矿井灾害的发生。

3.城市地下水管道监测在城市地下水监测方面，分布式光纤传感技术也有广泛的应用。

传统的城市地下水监测需要经常清洗检查，才能及时发现管道是否存在泄漏问题。

而使用分布式光纤传感技术，可以实时地监测地下管道的渗漏情况，及时发现问题解决，避免对城市环境的污染。

三、分布式光纤传感技术的优缺点1. 优点1.1 可以实现对大片区域的监测，提供更为全面准确的数据。

1.2 光纤传感技术的灵敏度很高，可以检测微观变化。

1.3 光纤传感技术的成本相对较低，可以有效降低监测成本。

2. 缺点2.1 光纤传感技术的数据处理较为困难，需要有专业的技术人员进行处理。

2.2 在现实环境中，由于光纤对外界的干扰非常敏感，光纤传感技术的误差较大。

分布式光纤传感技术及其在工程监测中的应用∗施斌丁勇索文斌高俊启（南京大学光电传感工程监测中心, 210093 南京）[摘要] 分布式光纤传感技术，如布里渊散射光时域反射测量技术（简称BOTDR），是国际上近几年才发展成熟的一项尖端技术，应用非常广泛。

本文着重介绍BOTDR分布式光纤传感技术在隧道、基坑和路面等三个方面的应用。

在工程监测过程中积累起来的大量监测数据表明，BOTDR分布式光纤传感技术，是一种全新而可靠的监测方法，它在工程实践中的应用，为工程监测提供了一种新的思路，因而必将拥有一个广阔的发展前景。

[关键字] BOTDR 光纤传感工程监测应变1.引言随着人们对工程安全要求的日益提高，近年来，一批新式的传感监测得到发展，它们不是对传统传感监测技术简单的加以改良，而是从根本上改变了传感原理，从而提供了全新的监测方法和思路。

其中，尤以BOTDR分布式光纤传感技术为世人所瞩目，它利用普通的通讯光纤，以类似于神经系统的方式，植入建筑物体内，获得全面的应变和温度信息。

该技术已成为日本、加拿大、瑞士、法国及美国等发达国家竞相研发的课题。

这一技术在我国尚处于发展阶段，目前已在一些隧道工程监测中得到成功应用，并逐步向其他工程领域扩展。

南京大学光电传感工程监测中心在南京大学985工程项目和国家教育部重点项目的支持下，建成了我国第一个针对大型基础工程的BOTDR分布式光纤应变监测实验室，开展了一系列的实验研究，并成功地将这一技术应用到了地下隧道等工程的实际监测中，取得了一批重要成果，为将这一技术全面应用于我国各类大型基础工程和地质工程的质量监测和健康诊断提供了坚实基础。

2.BOTDR分布式光纤传感技术的原理布里渊散射同时受应变和温度的影响，当光纤沿线的温度发生变化或者存在轴向应变时，光纤中的背向布里渊散射光的频率将发生漂移，频率的漂移量与光纤应变和温度的变化呈良好的线性关系，因此通过测量光纤中的背向自然布里渊散射光的频率漂移量(νB)就可∗本项目研究受国家杰出青年科学基金项目（40225006）和国家教育部重点项目资助项目（01086）以得到光纤沿线温度和应变的分布信息。

分布式光纤监测技术的工作原理分布式光纤监测技术是一种利用光纤传感器实现对物理量进行实时、连续监测的技术。

它通过在光纤中引入传感元件，将光纤变为一个分布式传感器，可以实现对光纤所覆盖区域内的温度、应力、振动等物理量的监测。

其工作原理主要包括光纤传感原理、信号解调原理和数据处理原理三个方面。

光纤传感原理是分布式光纤监测技术的基础。

光纤传感器通常利用光纤的光学特性来实现对物理量的测量。

光纤传感器中的光纤通常由两个部分组成：传感区和光纤衰减区。

传感区是光纤中引入的传感元件，它可以将外界物理量转化为光学信号。

当外界物理量改变时，传感区中的特殊材料会发生形变或介电常数变化，从而改变光纤的光学特性。

光纤衰减区是光纤中的一段特殊区域，它用于对传感信号进行衰减，使得传感信号可以在光纤中传输到光学解调单元。

信号解调原理是分布式光纤监测技术中的关键步骤。

信号解调的目的是将传感信号转化为可读取的数据。

在光纤传感器中，传感信号通常以光的强度变化形式存在。

为了解读传感信号，需要使用激光器和光学解调单元来进行信号解调。

激光器会向光纤中发射激光光束，经过光纤传输后，光纤中的传感区会对光束进行调制。

光学解调单元会接收传感信号，并通过光学元件将光信号转换为电信号。

然后，电信号会经过放大和滤波等处理，最终转化为可读取的数据。

数据处理原理是对得到的数据进行处理和分析的过程。

在分布式光纤监测技术中，得到的数据通常以时间-位置坐标形式存在。

通过对数据进行采样和处理，可以得到物理量在空间和时间上的变化情况。

数据处理的方法包括时域分析、频域分析和空域分析等。

时域分析主要用于研究物理量的变化趋势和周期性特征；频域分析可以对物理量的频率分布进行研究，以获取振动信号的频率谱；空域分析主要用于研究物理量在空间上的分布情况。

分布式光纤监测技术的工作原理包括光纤传感原理、信号解调原理和数据处理原理。

通过将光纤变为一个分布式传感器，可以实现对光纤所覆盖区域内的物理量进行实时、连续监测。

分布式光纤传感技术在高速公路边坡安全监测中的应用摘要：边坡变形监测是边坡稳定性评价的重要手段，已经在滑坡预测预报中得到大量应用。

但是，边坡变形监测地普及远远跟不上国家经济建设发展，尤其是随着我国近些年来对铁路、公路投资的大幅度提升，开挖大量的工程边坡，给交通和人民的生命安全带来很大威胁。

因此，为适应边坡工程监测的需求，选择近年来发展起来的光纤传感监测技术，依托大量的工程实践，开展分布式光纤传感技术在边坡监测中的应用研究。

结合分布式光纤传感技术和边坡变形监测的特点，开展了监测方案制定问题的研究。

关键词：分布式光纤传感技术；高速公路边坡；安全监测；应用引言：随着我国高速公路里程不断增长，人们对高速公路的要求也越来越高，不仅仅要求道路的通畅，也要求高速公路的绿化和美化。

高速公路边坡的生态防护作为高速公路绿化的一个重要组成部分，对于防止水土流失、减轻污染、稳固路基、保障行车安全等有着重要意义。

1、高速公路的边坡特点1.1呈现条带状分布，地域性明显一条高速公路一般数十公里，乃至几百公里，公路沿线自然环境差异极大。

气温差别大，气候可分为中亚热带、北亚热带、南温带和中温带等。

沿线有农田、丘陵和林地等多种自然景观。

因此，在边坡植被变化较多，在进行边坡植物种植时，必须充分考虑地域特点，做到适地适树。

1.2原有生态系统受到破坏高速公路的边坡，特别是挖方边坡，开挖后使地表植被遭到破坏，原有表土与植被之间的平衡关系失调，表土抗蚀能力减弱，在雨滴和风蚀作用下水土极易流失。

而且边坡的坡度大，土壤渗透性差等原因，边坡土壤对降水截留较小，这一方面容易造成水土流失和光、水的再分配，另一方面由于水土流失导致坡面土壤贫瘠，立地条件差，不利于植物生长，原有的生态系统受到破坏。

而高速公路修建后，对地表进行破坏，生态系统受到破坏后，短时间内很难进行恢复。

1.3交通污染影响植被的正常生长汽车污染主要分为噪声污染和大气污染，而高速公路恰恰是汽车污染最为集中的地方。

美国贝尔通讯研究中心定义了两种死区：
（1）衰减死区 从反射点开始到接收机恢复到后向散射电平约0.5dB的范围内的这段距离。 也就是OTDR能再次测试损耗和衰减的点。 （2）事件死区 从OTDR接收到的反射点开始，到OTDR恢复到最高反射点1.5dB以下这段 距离。在这以后才能发现是否还有地二个反射点，但还不能测试损耗和衰 减。
由光源、传感、信号处理和显示三部分组成。
光源
光纤耦合器
光探测器
光放大器
被测光纤 示波器 信号处理
关键技术：① 大功率、窄脉冲输出，② 低噪声、高灵敏度光探测，
5
③ 高速率信号处理
6 分布式光纤传感器的特征参量
① 空间分辨率 对沿传感光纤的长度分布的被测量进行测量时所能分辨的最小空间距离
。影响因素： 脉冲的持续时间，探测器的响应时间。
▪ 30 km的FGC-30拉曼测温系统，其空间分辨率为3m、
温度分辨率为0.1℃、测温范围为0～+100℃
测温原理
斯托克斯光：波长大于入射光 反斯托克斯光：波长小于入射光
Is 斯托克斯光光强 Ias 反斯托克斯光光强
温度变化
测温原理：Ias/Is＝ae-kcv/kT
Is不变 Ias变化
光源
耦合器
35
ROTDR——传感原理
拉曼散射由分子热运动引起，所以拉曼散射光 可以携带散射点的温度信息。
反斯托克斯光的幅度强烈依赖于温度，而斯托 克斯光则不是。则通过测量斯托克斯光与反斯 托克斯光的功率比，可以探测到温度的变化。
由于自发拉曼散射光一般很弱，比自发布里渊 散射光还弱10dB，所以必须采用高输入功率， 且需对探测到的后向散射光信号取较长时间内 的平均值。
② 时间分辨率 传感器对被测量进行测量时，达到被测量的分辨率所需的时间。表征传

分布式光纤传感在海底电缆检测中的应用重点基本介绍分布式光纤传感技术（Distributed optical fiber sensing technology）是利用光纤的特殊性质，通过分布于光纤中的传感器，可以对光纤受到的物理量变化进行测量和监测。

这种技术的一个重要应用领域是海底电缆检测，可以实现对电缆的全程监测和实时状态诊断，保证电缆的安全运营。

技术原理分布式光纤传感技术利用光纤中的光学反射原理，通过测量不同位置处反射光的时间延迟或振动信号，来确定光纤中物理量的分布变化情况。

海底电缆检测中主要采用两种分布式光纤传感技术：OTDR（光时域反射）和DTS（分布式温度传感）。

OTDROTDR技术适用于对电缆断开、损坏等情况的监测和定位。

其原理是利用光脉冲在光纤中传输时，一旦遇到损耗或反射点，就会发生一定程度的反射和散射，回到光纤的发射端口。

通过测量反射和散射的光信号强度和时间延迟，可以确定信号发生的位置和损耗程度，从而定位电缆的断点、损伤点、故障点等。

DTSDTS技术适用于对电缆周围环境温度变化的实时监测。

其原理是在光纤中引进一定的折射率材料，使光纤传输的光信号能够受到环境温度变化的影响，从而测量出环境温度的分布情况。

由于电缆的损耗和故障往往与周围环境的温度变化有关，通过DTS技术可以实时监测电缆周围环境的温度变化情况，及时进行维护和维修。

应用重点海底电缆的安全运营对整个信息网络的可靠性和稳定性具有至关重要的作用。

采用分布式光纤传感技术进行电缆检测和监测，可以提供全面的、实时的、准确的数据，为电缆的安全运营提供保障。

应用重点主要包括以下几个方面：故障诊断分布式光纤传感技术可以提供很高的测量精度和空间分辨率，能够对传送系统内部的变化非常敏感。

这使它成为一种非常有效的故障诊断技术。

采用OTDR技术，可以实现电缆的全程监测和实时状态诊断，快速精确定位电缆的故障点，为维修提供参考数据。

主动防范通过DTS技术，可以实时监测电缆周围环境的温度变化情况，及时发现电缆周围环境的异常情况，提前采取措施，预防电缆故障的发生，从而保障了整个信息网络的稳定性和可靠性。

分布式光纤温度传感监测技术在水利大坝上的应用一、引言水利大坝是国家基础设施建设中重要的建筑物之一，其安全稳定性直接关系到周边地区的人民生命财产安全和经济发展。

因此，对于水利大坝的安全监控是至关重要的。

温度传感技术在水利大坝安全监控中发挥着重要的作用，传统的温度传感技术常常受限于新建设施和可靠性等因素，分布式光纤温度传感监测技术应运而生。

二、分布式光纤温度传感监测技术概述分布式光纤温度传感监测技术是一种全新的监测手段，通过在光纤管道中加入探测光纤，实现较长光纤的温度分布监测。

利用分布式光纤温度传感监测技术可以实时准确地监测大坝内部结构的温度分布情况，实现大坝温度的长期监控。

该技术的应用不受环境限制，具有无干扰、不受探测范围限制等优点。

三、分布式光纤温度传感监测技术在大坝上的应用分布式光纤温度传感监测技术在水利大坝中广泛应用，对于大坝结构温度的长期监控和分析提供了有效的手段。

通过对光纤温度传感监测数据的分析和处理，可以实时掌握大坝结构存在的温度变化和分布情况，保障安全可靠。

使用分布式光纤温度传感监测技术可实现下列功能：1. 实时监控大坝温度变化分布式光纤温度传感监测技术可以实时监测大坝内部结构温度的变化，保证大坝结构的安全和稳定运行。

2. 实现大坝温度的长期监控传统的温度监测手段常常由于设施的新建或维护成本高昂，无法进行长期监测，但是利用分布式光纤温度传感监测技术可以实现长期温度监测。

3. 预警大坝温度异常如果大坝结构温度异常，会对大坝的安全稳定产生影响，利用分布式光纤温度传感监测技术可以提前对大坝温度异常进行预警和处理。

四、分布式光纤温度传感监测技术在水利大坝应用的优点1. 实时性强因为是实时监测，所以可以随时了解大坝的温度情况，及时处理风险。

2. 精度高分布式光纤温度传感监测技术可以对细微温度变化进行监测，对于大坝的安全稳定性监测具有较高的精度。

3. 系统性强利用分布式光纤温度传感监测技术进行大坝温度监测，系统化程度较高，可以实现从数据采集、处理到信息输出全程无缝衔接。

4 分布式光纤测温技术在筒仓温度监测中的应 用
日照港采用分布式光纤测温预警系统对 8 个 木薯干筒仓内的温度及容积情况进行实时监控。 将探测光缆采用特殊的夹具铺设到筒仓内部，实 时监测木薯干筒仓内部的温度情况。每个筒仓采 用 4 台料位仪安装到筒仓中，实时监测筒仓内的 料位容积变化情况。DTS 系统实时监测筒仓内每 根光缆布设路径中每个点的温度数据，实时监测 筒仓内的温度变化，使工作人员实时了解筒仓内 的温度及容积的变化情况，见图 3。
港口科技·科研与技革
分布式光纤测温技术在港口皮带机系统及
筒仓温度监测中的应用
田秀德 1 冯 军 2 （1.日照港集团有限公司， 山东 日照 276826； 2.威海北洋电气集团股份有限公司， 山东 威海 264209）
摘要：分布式光纤测温技术是一种用于实时测量空间温度分布的新兴技术。介绍了分布式光 纤测温预警系统的原理和技术特点。分别介绍了该系统在皮带机设备过热监测和筒仓温度监 测中的应用。该系统取得了良好效果，确保了港口生产的安全。 关键词：港口 光纤测温 皮带机 筒仓 应用
激光器
数 据 处 理
入射光
后向散射光
瑞利散射光
反斯托克斯 散射光
斯托克斯 散射光
温度曲线
图 1 原理图
2 分布式光纤测温预警系统的技术特点
2.1 分布式光纤测温预警系统能够实时监测 全长 10km 范围内光纤沿线各点的温度变化，监测 范围大，监测点连续。
2.2 光缆即传感元件，也是传输媒介。相比 传统电学传感器无需重复布线，提高了系统健壮 性，降低了维护费用。
DTS 主机 控制室
Hale Waihona Puke 探测光缆筒仓筒仓图 3 筒仓温度监测图
筒仓
6 应用现状与效果

通讯技术数码世界 P.34分布式光纤振动监测系统的应用研究尹婧 中国联通山东省分公司摘要：本文介绍了一种新型光缆监测系统——分布式光纤振动监测系统。

该系统基于分布式光纤振动传感技术，监测光缆及管线沿线近域的所有振动扰动，对事件定位、定性、现场音频还原，能够及时发现对管线的入侵和破坏行为，实现了对光缆安全防护的预警机制。

关键词：分布式光纤 振动传感 实时监测引言近年来，光缆信息通信技术得到高速发展，光缆监测系统因其具有自动报警、故障地点快速判断等优点，也得到了广泛的应用。

为克服反射光信息不够丰富，难以实现模式识别，且灵敏度可控性相对较差，误告警的问题，目前出现了一种新型光缆监测系统，即采用分布式振动传感技术，基于原始光干涉效应，通过监测振动引起的光干涉进行定位、定性、还原现场声音。

及时发现对管线的入侵和破坏行为，实现了对光缆安全防护的预警机制。

1 分布式光纤振动传感技术基于相位敏感光时域反射技术的分布式光纤振动传感系统，是用光纤作为传感单元实现全分布式振动实时监测。

利用高相干激光器作为传感光源(一般要求激光源线宽10kHz)，从光纤一端注入高相干激光脉冲，脉冲光在光纤沿线激发高相干后向瑞利散射光，根据散射光相对于注入光脉冲的时间差，即可实现空间定位，由于注入的脉冲光有一定的时间脉宽(几十ns量级)，光纤中保持时空同步的后向瑞利散射光将发生多光束干涉现象，当光纤线路由于振动、冲击、入侵或者声波等发生扰动时，相应位置处光纤的折射率及长度将会发生动态变化，导致该位置处瑞利散射光的干涉谱发生相应变化，通过对瑞利散射光干涉谱的幅度及相位信息进行解调，即可获得振动扰动的全部信息。

分布式光纤振动传感其单通道监测距离可以达到50公里以上，振动监测频率范围可实现1kHz以上，空间定位精度可以达到5米以内，目前已有的长距离分布式光纤振动传感系统技术实现的振动探测灵敏度基本可达到100nε量级。

2 分布式光纤振动监测系统分布式光纤振动监测系统基于分布式光纤振动传感技术，监测光缆及管线沿线近域的所有振动扰动，对事件定位、定性、现场音频还原。

电缆温度监测中分布式光纤测温技术的运用发表时间：2017-07-04T11:14:56.283Z 来源：《电力设备》2017年第7期作者：梁丽妙[导读] 实验表明：系统能够准确的反应现场实际的运行情况，对温度的异常点能够及时的发现和定位，当表面温度超过系统设置的温度时，系统就会发出报警信号，这样就可以有效的避免电力事故的发生。

(广东翰新科技有限公司 51900)摘要：火灾探测问题应经成为目前电力电缆中比较突出的安全问题，针对这种问题科研专家提出了一种分布式的光纤测温技术，该技术的核心是光时域的反射技术以及拉曼散射测温技术，主要仪器有测温主机、测温光缆以及CSM主机构成，该技术具有十分高的灵敏度，而且定位十分精准。

该技术的基本原理是通过光缆获得电缆表面的温度，然后将获得的数据传递到测温主机中进行数据的分析，最后电缆温度以及报警会出在CSM主机上显示。

为了证明该系统具有较高的时效性，在国内的进行了一系列的实验。

实验表明：系统能够准确的反应现场实际的运行情况，对温度的异常点能够及时的发现和定位，当表面温度超过系统设置的温度时，系统就会发出报警信号，这样就可以有效的避免电力事故的发生。

关键词：电缆温度；分布式光纤测温技术1 引言在电力行业中，高压电缆安全的监测能够有效的避免电缆火灾事故的发生。

其中最为重要的手段就是进行电缆温度的监测，只有这样才可以保证系统的安全运行。

传统的测温方法是将点式感温装置安装在需要进行实时监测的部位，但是这种监测方法无法实现整条线路的监控只能对特定部位进行监测。

随着光纤技术的不断发展，分布式光纤温度检测系统实现了对整条线路温度的运行监测，而且无干扰，无辐射，安全性能高，这可以为电缆温度的监测提供科学的依据。

目前，该系统已经广泛应用在电缆行业之中了，且该系统有望成为电缆安全监控的首选设备。

2 分布式光纤测温系统的技术原理光纤分布式测温传感技术是基于拉曼散射温度效应和OTDR来分别实现温度的监测和温度点定位。