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光纤传感器技术在工程安全监测领域的应用

2020-02-21
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摘要 近年来,分布式光纤传感器技术等高可靠性的监测技术研发,逐步取代传统监测手段。高效、简便、可靠性高、寿命长、环境适应性强,是分布式光纤系统的独特优势。

  我国基础设施建设的快速建设,取得了当前让世界瞩目的经济成就,而基础设施的发展当然离不开工程安全监测技术的更新迭代。传统监测技术虽然价格低廉,但可靠性差,施工量大,维护性差,寿命短,环境适应能力差,无法为大型工程做到全寿命周期的保驾护航,因此,近年来大量科研人员一直致力于高可靠性的监测技术研发,逐步取代传统监测手段,比如近年来兴起并被工程界认可的分布式光纤传感技术、光纤光栅传感技术和雷达监测技术。


管道泄漏监测光缆埋设,资料图

  光纤光栅传感技术,利用一根普通直径1到3mm的光缆(或直径0.2mm的裸光纤),就可实现几十公里至上百公里范围内的温度、湿度、微应变、拉压力荷载、振动、风速、风向、风压、雨量、位移、挠度、水压、水位、油压、土压、流速、倾角、金属锈蚀度、积灰覆冰荷载等物理量的实时在线监测,传感器之间可以串联,准分布测量,抗电磁干扰,传感器全部为无源光器件,耐高低温,耐腐蚀环境,耐水耐潮湿环境,免维护,寿命长,精度高,光缆价格低廉,施工费用低等诸多优点,使其被大量应用于石油、电力、化工、铁路、海洋、隧道、地下、矿山等恶劣复杂环境。

  分布式光纤传感系统,甚至无需布设任何传感器,同样是利用一根普通直径1到3mm的光缆(或直径0.2mm的裸光纤),就可实现几十公里至上百公里范围内的温度、应变和振动的实时在线监测,其使用的便捷性高效性让人乍舌。

  目前,该技术尤其适用于隧道、地下管网、桥梁、电缆沟、大坝、边坡、建筑、地铁、国家电网等工程领域,安装快速,施工期短,施工量小,可大幅度减少施工费用,上百公里监测范围内全部为无源光缆作为传感端,无需布设任何传感器,可靠性高,耐高低温耐电磁辐射、耐高压、耐腐蚀环境,寿命长达数十年,后期维护简便,甚至免维护,和传统电子监测系统复杂的传感器安装布设、大量屏蔽电缆布线、复杂的系统集成、抗电磁性差、环境适应性差、维护费用高形成了鲜明的对比,高效、简便、可靠性高、寿命长、环境适应性强,是分布式光纤系统的独特优势,即便我国军事上最先进的第四代隐身战机歼20,也使用了分布式光纤系统,可以看出分布式光纤监测系统是工程监测领域的又一次技术革命,其未来必会大量应用,必将取代传统电子系统,更好的服务工程领域。

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传感器行业分析师,主要从事传感器应用,市场分析等领域,现为新利18国际娱乐专栏编辑。

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