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光 通 信
光纤传感系统及其新型传感光缆的研究
陈焕新、李志鹏、刘懿丹、潘锦华、代桂林、王辅东
深圳市特发信息股份有限公司
摘要:本文概述性的对比了光纤传感系统的
种种优势,着重阐述了匹配BOTDA光纤传感系统
所用的新型传感光缆的研究,研究内容结合系统
的应用场景,通过对传感光缆结构、用料、工艺
的创新及改善,使传感光缆对系统测量精度的影
响尽量降低。并研发一款能用单纤测量温度、应
力双物理量的传感光缆。
关键词:光纤传感系统;传感光缆;温度、
应力测量
引言
我国大型基础设施体量排在世界前列,例如:公路桥梁78 图2 分布式传感示意图
万座,铁路桥梁7万座,均为世界第一;高速公路总里程超过13
万公里,为世界第一;油气管道超过12万公里。然而,大型基
础设施在长期服役过程中长期受到外力和环境侵蚀,极有可能
发生灾害,从而造成严重的安全事故和经济损失。同时,我国
是世界上地质灾害多发国家之一,地质灾害种类多、面积广、
活动频次高、危害程度大。例如,2015年12月20日,深圳市发
生渣土堆山滑坡事故,导致74人死亡,直接经济损失近10亿元
人民币。为避免人员伤亡、减小经济损失,需要对大型基础设
施和各种地质灾害进行监测。
一、光纤传感系统优势
对于大型基础设施如公路、隧道、大型桥梁、油气管线、
电力线等,空间尺寸长,以及像地质灾害这类分布面积广的场
图1 点式传感示意图
景监测,电阻式应变片和光纤光栅为主的点式传感器只能测量
有限的离散点,无法实现待测物的全空间测量(如图1)。分布
式布里渊光纤传感可以实现在空间上的连续测量,具有测量距
离长、定位精度高等特点,测量物理量包括温度和应变(如图
2)。
与传统传感技术相比,分布式光纤传感器具有重量轻、抗
恶劣环境、抗电磁干扰、在传感点无需用电等优点,此外,它
可实现多达百万个监测测点和长达上百公里的超长距离分布式
[1]
测量 。
二、典型应用领域
包括:石油天然气管道和存储罐的温度和变形监测,海底
或陆地高压电缆/光缆的温度和应变监测,地质灾害(比如山体
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