分析：如何理解分布式光纤传感器？

liukai · 发表于 2023-7-9 15:51:10

　　分布式光纤传感器由连续分布的等长度的光纤传感单元组成，相临的传感单元之间没有间距。从分布式光纤传感器能获得整根光纤上的应变、温度、压力等信息，可解决目前测量领域的众多难题，是目前最热门的传感器之一。我们可以从三个方面来理解分布式光纤传感器。化工园区公共管廊沉降监测的其他知识和内容也可以到网站具体了解一下，我们是领域内专业的企业平台，欢迎您的关注和了解！

　　一、光纤传感器

　　光纤传感器顾名思义是光纤作为传感器，其工作原理是光源输出光经光纤进入光纤调制区，在外界施加的应力、应变或温度的相互下，引起光学参数（如光信号的强度、相位和频谱）变化，形成被调制的信号光，被光探测器接收。光信息经过解调，可获得被测参数的值，如应变、温度、位移、形变和压力等。

　　光纤传感器具有光纤及光学测量的特点和优势，比如尺寸小重量轻、耐腐蚀、易布设、无源传感、抗电磁干扰、传感精度高等。光纤传感器作为一种新型传感器，具有替代传统各类传感器的潜力和广阔的应用场景。

　　理解分布式

　　分布式光纤传感器由连续分布的等长度的光纤传感单元组成，相临的传感单元之间没有间距，因此分布式光纤传感器能获得整根光纤上各传感段的应变、温度的分布信息。分布式光纤传感器的最大特点是传感点多、传感器密度高且无盲区。

　　为了更好理解分布式，引入了空间分辨率的概念。我们把一根光纤沿长度方向划分为等长度的连续的光纤段，其中最小的光纤段作为一个传感单元，称为传感空间分辨率。不同分布式光纤传感器的解调技术，可获得的空间分辨率有差异。

　　另外，分布式光纤传感器与准分布式光纤传感器容易混淆。在光纤上刻制光栅，多个光纤光栅（FBG）串联组成的传感器阵列可称作准分布式光纤传感器，每个FBG就是一个传感单元，如下图所示。除了传感器的解调技术有较大差异外，与分布式最大区别在于，传感器之间有间距、存在监测盲区。

　　分布式光纤传感器的解调

　　分布式光纤传感器的解调技术常见有：光纤拉曼散射、光纤布里渊散射和光纤瑞利散射。分布式光纤传感器的工作原理是基于上述光纤散射原理，采用先进的光时域反射(OTDR)技术或光频域反射（OFDR）技术，通过探测分布式光纤中每一段的散射效应，解调其中的光信号来表征当前位置的应变、温度和振动等特性。具体的分布式光纤传感器解调技术主要有四种，简单对比见表1。

　　表1 分布式光纤传感解调技术对比

　　拉曼散射主要用于测温，布里渊散射用于测量温度和应变，瑞利散射可以用于测量温度和应变或振动。基于OTDR的分布式光纤传感技术，通常测量长度在几十km，空间分辨率在m量级，基于OFDR的分布式光纤传感技术，空间分辨率可以提升到cm、甚至mm量级。目前基于这些技术的设备，国内都有成熟的商用产品。