如何理解分布式光纤传感器？

关键词：OFDR、分布式光纤传感、光纤传感器

分布式光纤传感器是近年来备受关注的前沿技术，其核心在于将光纤本身作为传感介质和信号传输介质，通过解析光信号在光纤中的散射效应，实现对温度、应变、振动等物理量的连续、无盲区、高精度监测。本文将带大家深入了解分布式光纤传感器。

1、分布式光纤传感器的原理

光纤由纤芯、包层和护套组成，主要利用全反射传输光信号。当外界环境（如温度、压力、应变、振动等）发生变化时，光纤的物理特性（如折射率、长度、弯曲程度）会随之改变。这些变化会直接影响光纤中传输的光信号，具体表现为光强、波长、相位和散射效应，通过不同的解调技术即可将不同的光信号变化反推为环境参量变化。

2、分布式光纤传感解调技术对比

3、分布式传感器与点式传感器的区别

分布式光纤传感器由连续分布的等长度的光纤传感单元组成，相临的传感单元之间没有间距，整段光纤路径上的应变与温度数据都可以获取；点式传感器只能获取传感点位置的数据。

为了更好理解分布式，引入了空间分辨率的概念。我们把一根光纤沿长度方向划分为等长度的连续的光纤段，其中最小的光纤段作为一个传感单元，称为传感空间分辨率。不同分布式光纤传感器的解调技术，可获得的空间分辨率有差异。以1cm空间分辨率为例，在测试10cm长的结构强度时，使用一根光纤即可无盲区监测整段结构，而使用1cm大小的点式传感器则需要紧挨着贴10个传感器，需要大量的导线连接。

1cm空间分辨率

4、OFDR分布式光纤传感器与点式传感器的区别

在结构健康监测试验中，分布式光纤传感器只需一根光纤即可有效监测缺陷产生的位置和大小。而应变片这类点式传感器若想监测到裂缝则需要布置大量传感器。

来源《混凝土结构裂缝分布式光纤监测试验研究》

在应变传感器检测微裂纹的工程实践中，敏感栅区长度显著影响应变测量结果。当基体材料出现裂纹时，裂纹尖端形成的应力集中场会引发敏感栅区的拉伸变形。使用敏感栅短的应变片难以监测到裂缝位置，使用敏感栅长的应变片更好监测到裂缝，而根据应变计算公式ε=ΔL/L0，在裂缝宽度一定时，敏感栅长度越长，测得的应变值与实际应变值差别越大，因此应变片这类点式传感器不适用于结构裂缝检测。OFDR分布式光纤传感器空间分辨率最高可达1mm，即L0较小，，裂缝宽度一致时，测得的应变值更接近真实值，且传感点之间无间距，可精准定位到裂缝位置和大小。

昊衡科技

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