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分布式光纤应变监测系统研究

史彦新  
【摘要】: 分布式光纤传感器具有传输距离长、抗电磁干扰能力强,能够较全面地获取监测目标体参数信息的特点,可实现长期在线分布式监测,适合长期实时监测大型结构体的变化。基于分布式光纤传感器的优点及国家对地质灾害监测技术发展的重视,论文在“十一五”国家科技支撑计划课题(2006BAC04B03)及中国地质调查局地质调查工作项目(1212010641008)的支持下开展布里渊分布式光纤应变监测技术的研究及仪器的研发。 在光纤中传播的光会产生布里渊散射现象,布里渊散射光的频移与光纤所处温度环境和所受应变有关。论文通过对布里渊散射机理的介绍,说明了布里渊散射频移与应变和温度之间的关系,阐述了分布式光纤应变监测系统研制的理论基础。 利用微波电光调制光相干检测技术,采用模块化设计,研制了分布式光纤应变监测系统样机。论文通过对背向布里渊散射光各种检测方案的对比,提出了分布式光纤应变监测系统的设计思路,确定了分布式光纤应变监测系统的结构框架,在此基础上,对监测系统参数、监测系统各模块的硬件与软件设计和实现方法进行了深入研究,研制了分布式光纤应变监测系统样机。通过标定试验和室内模拟试验,验证了样机的性能。监测光纤应变量受温度影响的校正试验中,运用线性回归等统计分析方法,获得了光纤应变受环境温度影响的函数关系,为实际工程的BOTDR应变监测数据处理提供了理论依据。 在三峡库区巫山县邓家屋场滑坡进行了分布式光纤应变监测试验,探索了光纤选型、网络布设、铺设方法等施工工艺。提出了FBG与BOTDR联合监测滑坡的方案,并在巫山残联滑坡进行了监测试验,进一步探讨了分布式光纤与光纤光栅联合监测的可行性及优点。


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