基于BOTDR的分布式光纤传感器标定实验研究

针对基于布里渊散射原理的分布式传感光纤的标定问题,本文研发了一套分布式传感光纤标定系统。利用BOTDR测量仪器,可以标定分布式传感光纤的应变系数和温度系数,并获得=900μm的尼龙紧套单模传感光纤的温度系数和应变系数:分别为2.99 MHz/℃和0.05MHz/με;同时获得BOTDR实测值与真实应变的关系曲线,其相关系数大于0.995。该结果证明,普通通讯用紧套单模光纤可以用作分布式传感光纤,文中的标定方法及标定结果可为分布式传感光纤研究提供重要的研究手段及研究依据。

BOTDR技术在三峡库区崩滑灾害监测中的应用分析

本文介绍了BOTDR技术的特点、工作原理和当前的进展趋势。由于滑坡体多具有地形条件复杂、物质组成多样、变形部位不规则、环境因素较多等特点,本文以滑坡变形监测实践为基础,总结了将BORDR应用于滑坡地质灾害监测时需要解决的几个关键技术问题。

BOTDR检测钢筋混凝土梁分布式应变的试验研究

为了验证基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的光纤传感技术应用于桥梁健康监测的可行性,本文在钢筋混凝土简支梁的钢筋和混凝土表面布置了分布式光纤传感系统,对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。试验结果表明,BOTDR光纤传感技术能够准确监测试验梁的应变,并可识别梁的结构性破坏,可以应用于桥梁的健康监测。

BOTDR分布式检测技术在复杂地层钻孔灌注桩测试中的应用研究

采用布里渊光时域反射技术(BOTDR)对灌注桩进行了分布式应变检测,据此计算桩身位移、桩身挠度、桩身轴力、侧摩阻力和桩端阻力等参量,并在一复杂地质条件场地内两种不同长度和工艺类型的灌注桩内力测试中等到应用,测试表明:灌注桩加载过程中,桩身应变分布在塌孔、夹层及地层分界面等部位出现异常;荷载主要由桩身侧摩阻力承担,桩端阻力在试验荷载内都未发挥;桩基承载能力和特性差异主要由施工工艺及地层条件不同所引起。

基于BOTDR的光纤应变与顶板沉降变形关系的模型构建与试验研究

可以实现分布式、长距离、实时监测的BOTDR监测技术已在土木工程领域得到了较为广泛的应用,但在岩土工程领域的应用研究起步较晚,相关技术还有待于进一步完善。以布里渊BOTDR的巷道/隧道应变监测技术为基础,研究了沿巷道轴向进行一维布设的光纤应变测量值与隧道顶板沉降变形之间的关系。首先,根据巷道/隧道顶板的变形规律,建立了光纤沿巷道/隧道轴向发生的应变与巷道/隧道顶板的沉降变形之间的数学模型,即圆弧模型、抛物线模型和三角形模型。其次,对巷道/隧道顶板的沉降变形与光纤应变之间的关系进行了试验研究。对比分析表明,理论计算值与试验值具有很好的一致性。利用圆弧模型、抛物线模型和三角形模型等3个计算模型,可以将光纤应变与顶板沉降联系起来,这对于BOTDR技术的应用与推广具有重要的理论意义和工程实用价值。

基于BOTDR的OPGW应变实验研究

为研究光纤复合架空地线(OPGW)内光纤受拉力时的应变特征,在室内对800m OPGW进行了拉力测试模拟试验。采用布里渊光时域反射仪(BOTDR)测量OPGW在不同拉力作用下的布里渊散射频移变化量,论证了OPGW内光纤的布里渊散射频移和其所受拉力的相互关系。

BOTDR技术在山体滑坡监测中的应用研究

介绍了山体滑坡的常用监测方法,但这些方法都有其自身的优缺点,在实际应用时难以均衡各方面因素的影响。自从光纤传感技术提出以来便得到了广泛的应用,尤其是分布式光纤传感技术。基于布里渊散射的BOTDR分布式光纤传感技术,具有抗电磁干扰、长距离检测、高灵敏度等优点。由于山体滑坡体具有地形条件复杂、物质组成多样、变形部位不规则、环境因素较多等特点,本文重点探讨了将BOTDR技术应用于山体滑坡监测的方法,并提出了结合TCP/IP协议实现立体远程监测的方法。虽然BOTDR分布式光纤传感技术还有一些关键问题需要解决,但是将它应用在山体滑坡的监测中将有着显著的优势和广阔的应用前景。

基于BOTDR技术的隧道衬砌应变测量温度补偿实例分析

应变数据的温度补偿一直是光纤应变传感技术(如BOTDR)应用于实际工程的主要障碍,虽然目前有了不少理论方法试图解决这个问题,但实际运用起来却效果不佳。本文通过对云南白泥井3号隧道光纤应变监测项目的实例分析,提出了一种新的BOTDR温度补偿方法。应用该方法对白泥井3号隧道进行的温度场分析表明,隧道内空气温度场的温度变化明显要大于隧道结构温度场,而在总体的温度变化趋势上,它们都同当地的气候条件保持一致。

灌注桩检测中BOTDR温度补偿试验研究

运用基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的温度自补偿方法,采用特殊封装的温度传感光纤,检测了灌注桩在混凝土养护期内由温度变化引起的应变变化量和静载荷试验过程中的温度变化。结果表明:混凝土养护末期由温度引起的应变变化量很小,说明在混凝土养护末期,其水化热已消散;在灌注桩静载荷试验过程中,由温度补偿光纤所测的温度变化引起的应变量值也很小。因此,在灌注桩光纤分布式检测中,由温度引起的光纤应变检测误差可忽略不计。

基于BOTDR技术的OPGW在线监测研究

为保证电力系统通信的安全运行,实时监测OPGW(光纤复合架空地线)的运行状态,提出了基于BOTDR(布里渊光时域反射)技术对OPGW线路温度和应变实时监测的方法。采用加温加压的方法,对OPGW纤芯G.652光纤的温度和应变系数进行了标定,基于实验结论,对现场运行的OPGW线路温度和应变的分布进行了研究。同时采用差值法和相对值法分别对温度和应变引起的故障进行了分析,分析结果表明,该系统能实现OPGW分布式温度和应变的实时测量和故障点定位。

BOTDR分布式光纤传感器及其在结构健康监测中的应用

分布式光纤传感器与传统的传感器相比具有很大的优越性,已经成为传感器领域的研究热点。其中,基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一个重要的发展方向。本文在介绍了BOTDR的测量原理的基础上,设计了一个钢筋的三点弯试验,由BOTDR检测钢筋的上、下表面的应变分布,通过与有限元计算结果的对比,说明了BOTDR可以比较真实地得到结构物的应变分布,将BOTDR用于结构变形的健康监测是完全可行的。

BOTDR隧道应变监测数据拟合与表达

针对BOTDR分布式光纤隧道应变监测结果的拟合与表达进行了一些研究与探讨。将应变表达为断面极角和里程的函数,利用监测得到的离散点数据拟合得到函数表达式,并且研究了拟合数据的表达方法,与有限元计算结果的表达方法一致,以便于将实测结果与理论计算结果进行比较和分析。实际应用表明,本文方法可以将BOTDR隧道应变监测的离散数据进行拟合得到应变场,并且以一种非常直观和形象的方式表达出来,有利于整体、直观、形象地比较和分析。

基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟

基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一种新型的光纤传感器。在介绍该项技术工作原理的基础上,以西南某隧道为实例,采用三维快速拉格朗日法,获得了隧道二次衬砌中应力和位移的分布规律,提出了隧道光纤的铺设方案、粘贴方式及安装工艺。讨论了一天内最大温差对应变监测结果的影响,并在不同时期对隧道内纵向光纤线路和某个绕拱线路的应变监测结果进行了分析。研究结果表明:BOTDR可以比较真实地得到隧道的应变,将其应用于隧道变形监测中是可行有效的。

基于BOTDR分布式传感系统的研究

为了能够实时监测电力传输线路的温度和应变信息,并监测输电线路的安全状态,设计出30km远程光纤温度应变传感系统。该系统基于光时域反射计(BOTDR)技术的分布式光纤传感技术,采用光学相干拍频的技术方案,利用布里渊激光器作为相干拍频本地光,有效地解决了BOTDR技术方案中存在的微弱信号检测和宽带移频问题。同时提出一种非均匀采样法对采集数据进行处理。搭建了实验系统,并对整个传感系统进行了温度和应变传感测试,测试结果表明:该传感系统传感范围可以达到30km以上,空间分辨率可达到5m以下,温度分辨精度为±1℃,应变分辨精度为±20με。

可用于结构健康监测的BOTDR光纤变形检出特性试验研究

应用BOTDR检测技术对用于结构物健康监测的光纤变形检出特性进行了试验研究,包括光纤锥重拉伸试验和光纤压缩与拉张试验。通过试验,分析了光纤应变区长度对检测结果的影响,确定了光纤应变检测段长度的选择区间,验证了BOTDR检测光纤压应变和张应变的有效性。

基于BOTDR的OPGW光缆应力应变测量

分析了测试OPGW光缆线路应力应变的重要意义,介绍了使用光纤布里渊散射测试应力应变的原理,以及使用布里渊散射技术测量OPGW光缆应力应变的2种方法,提出了结合光开关设备使用BOTDR测量多条光缆路由的方法,并对在复杂网络拓扑条件下基于BOTDR的应力应变测试系统的组网方式进行了探讨。

BOTDR在OPGW光缆自动监测中的应用探讨

分析了OPGW光缆监测在电力系统光通信中的重要意义,给出了利用布里渊散射进行温度和应变分布式传感的机理。针对OPGW光缆铺设线路长,易受环境因素影响的特点,提出了将BOTDR技术应用于光缆监测中的方法,并对该技术的基本原理以及温度和应变测量的传感方案进行分析。给出了一种基于BOTDR的OPGW光缆自动监测方法,介绍了该方法的原理,并对该方法的系统结构、特点以及存在的问题进行了阐述。

基于BOTDR的海缆3D立体监测系统设计与实现

海底电缆体积大、造价高,铺设在海底导致日常巡检和故障检测非常困难,目前尚无有效的实时在线监测系统。针对该问题,采用基于布里渊光时域反射(BOTDR)技术进行海底电缆实时在线监测,利用海底电缆复合光纤作为传感元件,该监测方法不仅可以监测海底电缆沿线每一点的温度分布,还可以测量海底电缆所受外力的情况。在理论分析以及对G.652光纤进行温度和应变系数标定的基础上,在国内外首次将BOTDR技术应用到真实海底电缆在线监测,并将BOTDR系统、船舶自动识别系统和视频监控系统相结合,设计并实现了110 kV三相单芯高压光电复合海缆的三维立体在线监测系统,且详细分析了BOTDR测试获取的海缆温度和应变数据。该系统不仅可以实现海底电缆运行状态的实时在线监测,还可以对引起海缆故障的肇事船舶进行录像、定位和确认,为事故赔偿奠定了坚实基础。在福建省电力公司12个月的良好稳定运行及数据初步分析结果表明了本系统的有效性。

基于BOTDR光纤传感技术的光缆应变测量研究

光缆线路应变监测对于通信系统的安全运行及预警等具有重要的意义。利用光缆内单模光纤中的自发布里渊散射,其频移和外界应变变化呈线性关系,构建布里渊光时域反射传感系统(BOTDR)。对长57m光缆施加拉力,利用BOTDR传感技术,对光缆所承受的拉力进行测量。随着拉力增加,光缆内布里渊频移增加,所测得光纤应变增加,多次测量具有重复性。BOTDR测量结果略小于光缆拉力试验机的测量结果,其误差为1.6%,这是由应力传递引起的。实验结果表明,BOTDR传感技术能够准确的、分布式的实现光缆沿线应变监测,可为通信光缆的机械性能监测供技术支持。

基于BOTDR的光缆直拉式拉伸试验装置

介绍了光缆拉伸试验装置,分析了光缆拉伸试验的监测项目。对两种拉伸装置进行了比较,提出了在直拉式试验装置中的光缆夹持和防止光纤纵向滑移的方法,并给出了基于一种新的应变测量仪BOTDR(布里渊光时域反射仪)的测试结果。