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光纤光栅解调仪和光纤传感分析仪

光纤光栅传感器可对温度或者应变进行测量,具有体积小、灵敏度高、本质安全、抗电磁干扰、准分布测量、可批量生产和便于组网等优势,已在火灾监测、结构健康监测和石化安全监测等领域得到了广泛应用。

光纤光栅解调仪,在企业内部也被叫做仪表,还被叫做信号处理器,它的工作原理大致是这样的,由仪表内部输出特定的光信号到带有传感器的光路中去,当传感器外界的被检测量(比如说温度)发生一定的变化时(比如说温度升高一定的度数),相应的传感器的光学特性就会跟着也发生了一定的改变,使得从该传感器返射回仪表的光信号的某些参数也发生了相应的改变,这时仪表就会把接收到的光信号加以处理后,与事先设定好的阈值做对比,一旦超出设定的范围,仪表马上就会做出相应的反应,或是开启报警器,或是上传数据等。

光纤光栅的折射率空间分布周期随外部因素(如温度、应变等)发生变化,引起反射光的中心波长发生移动,因此对光纤光栅的解调主要采用波长解调法。目前主要的光纤光栅传感器解调方法有:非平衡马赫曾德干涉解调法、光谱分析仪解调法、可调谐滤波器解调法和扫描激光解调法。非平衡马赫曾德干涉解调法是利用臂长不同的马赫曾德干涉仪将光纤光栅传感器反射光的波长变化转化为参考臂输出光和测量臂输出光之间的相位差变化,通过测量相位差即可确定光纤光栅的波长漂移量。这种解调方法具有较高的灵敏度和分辨率,但干涉仪本身容易受到外界温度和震动等因素干扰,产生较大误差。光谱分析仪解调法、可调谐滤波器解调法和扫描激光解调法的实质都是通过色散分光或者波长扫描的方式获得光栅反射光的光谱,通过寻峰算法计算出峰值对应波长,再根据标定的线性方程解调出温度或者应变量。这些基于光谱测量的波长解调法具有解调精度高、不受光源功率和光路损耗变化影响、可实现准分布复用测量等优势,是目前光纤光栅传感器在工程应用中的主流解调技术。

光纤光栅解调主机内部光源模块将光信号通过光缆发送至光纤光栅传感器,光纤光栅传感器再将采集到的实时信息反射给光纤光栅解调主机,并进行解调处理从而得到传感器采集的温度和应变信息。光纤光栅解调主机能够对监测数据进行显示、存储,当监测到的数值超限时,主机可以输出超温报警、超应变报警信号,以告知相关维修人员去故障地及时抢修处理。

光纤光栅的隧道监测系统主要功能:

(1)隧道温度监测,快速、精确、实时地测量隧道内温度的变化,异常时进行报警;

(2)隧道结构监测,实时测量隧道内壁的受压及形变情况,出现异常时报警;

(3)轨道结构变化规律分析,预防安全事故的发生;

(4)报警功能,根据设置的每个监测点温度、应变(压力)报警门限值,进行实时判断进行报警;

(5)显示功能,进行图形化标注显示;

(6)数据存储回放功能,当需要进行历史信息追溯时,可对记录数据进行回放分析;

(7)支撑多种数据上传方式。

光纤光栅的隧道监测系统有如下的特点:

(1)灵敏度高,而且由于光纤本身的特性,测量信号在传输过程中基本无损耗发生,也基本不受外界信号干扰,从而获得很高的灵敏度。

(2)传感参量多,在一根光纤上可以制成传感不同物理量的传感器。

(3)适应性强,采用光纤作为信号传输的介质和传感元件,能够抗电磁干扰,防雷击、防水防潮,同时耐高低温、耐水火、耐高压、耐腐蚀化学性能稳定。适用于长时间潮湿、高温和易燃、易腐、易爆、强电磁干扰等较恶劣的环境中测量。

(4)安全性好,光纤传感器是具有本质安全的特点。故应用于测量中时,不存在漏电及电击等安全隐患。

(5)使用寿命长,它具有相对于传统传感器更强的耐久性。

关键词:

光纤联系

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