Page 39 - 网络电信2021年7月刊下

光纤传感监测技术在工程地质领域的应用研究

侯庆龙 侯健
山东省煤田地质局第二勘探队

摘要：光纤传感监测技术主要是将光波
作为载体，以光纤作为媒介，感知和传输外
界信号，属于一种新型的传感技术。光纤传
感监测技术的有效应用可提升工程地质领域
监测的准确性，还能够提高检出率。基于此，
文章主要讨论了光纤传感监测技术在工程地
质领域的应用，旨在为我国工程科技发展做
出应有的贡献。
关键词：光纤传感监测技术；工程地质；
应用特点

光纤传感监测技术具备非常优异的性能，近年来在多个领 对光纤内传输的光进行调制，使传输的光的强度、相位、频
域得到了非常广泛的应用和发展，特别是在工程地质领域。工 率或偏振态等特性发生变化，再通过对被调制过的信号进行解
程地质容易受到各种不利因素的影响而降低承载力或者强度， 调，从而得出被测信号。光纤在其中不仅是导光媒质，也是敏
从而使整个工程结构遭受不同程度的破坏，甚至引发其他更为 感元件，光在光纤内受被测量调制，多采用多模光纤。非功能
严重的问题，如边坡的失稳、混凝土结构的开裂变形及地基的 型传感监测技术是利用其他敏感元件感受被测量光信号的变
基础沉降等。再加上我国是世界上地质灾害比较频繁的国家之 化，光纤仅作为信息的传输介质，常采用单模光纤，光纤在其
一，而且灾害的种类多，分布范围广，危害性大，对于地质工 中仅起导光作用，光照在光纤型敏感元件上受被测量调制。
程的影响也非常明显。因此，为了使整个工程设施得到安全的
使用，需要对工程地质进行全面的安全监测，还需要对灾害后 二、光纤传感监测技术的优势及应用特点
的工程结构稳定性进行准确的评估，包括其剩余的可使用年 1. 光纤传感监测技术的优势
限，这是目前影响岩土与地质工程发展的一大关键因素，亟待 （1）灵敏度更高。与传统监测技术相比，光纤传感监测技
解决。 术的灵敏度更高。
（2）安装埋设方便。光纤传感监测系统更加轻细柔韧，方
一、光纤传感监测技术概述 便安装及埋设。
光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测光信号的 （3）电绝缘性能及化学性能更好。光纤的自身特点决定
传感器。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经光纤送 了其是一种绝缘性好及化学性能稳定的材料，因此可以有效应
入调制器，在调制器内通过与外界被测参数的相互作用，使光 用到高压隔离和易燃易爆等恶劣的环境中，并且具有良好的效
的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变 果。
化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件，经解调 （4）安全性更好。光纤传感监测系统的敏感元件属于电无
器后获得被测参数。 源元件，因此在实际应用中不会出现漏电或者电击等情况，安
光纤传感监测技术在当代科技领域占有十分重要的地位， 全隐患很小。
且已逐渐广泛应用于各个学科领域。光纤传感监测技术是近几 （5）可有效抵抗电磁干扰。通常光波的频率比电磁辐射的
年发展最为迅速的新一代光无源器件，在光纤通信和光纤传感 频率高很多，因此光信号在光纤内传播的过程中也不会受电磁
等相关领域发挥着越来越重要的作用。 波的干扰。
光纤传感监测技术分为两类：一类为功能型传感监测技 （6）可实现分布式监测。一根光纤能够实现远距离的连续
术，它的光纤对被测信号兼有敏感和传输的作用；另一类为非 监测，且可以精确监测各个位置的应变、损伤、振动及温度等
功能型传感监测技术，它的光纤仅起传输的作用。功能型传感 信号变化，从而可以获得更大的监测范围，提高监测工作的效
监测技术是利用光纤本身的特性把光纤作为敏感元件，被测量 率及质量。

网络电信 二零二一年七月 67