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685-分布式光纤应变传感器技术原理与应用.docx
资料介绍
分布式光纤应变传感器技术原理与应用
引言
分布式光纤应变传感器（DSS）基于布里渊散射原理，利用光纤本身作为应变传感介质，沿光纤路径实现连续分布式的应变测量。DSS系统可在一根光纤上同时测量数万个应变点，传感距离达100公里以上，在桥梁隧道健康监测、管道变形监测和边坡滑移预警等领域具有重要应用。本文系统介绍DSS的工作原理、技术类型及典型应用。
工作原理
布里渊散射
布里渊散射是光波与声波在光纤中相互作用产生的非线性效应。当激光脉冲在光纤中传播时，产生受激布里渊散射，其频移（布里渊频移）与光纤的声速相关，而声速受温度和应变影响。布里渊频移与应变的关系为：
其中，C_{\nuε}为应变系数（约0.05MHz/με），C_{\nu T}为温度系数（约1MHz/°C）。
布里渊光时域反射（BOTDR）
BOTDR系统利用自发布里渊散射，通过测量后向散射光的频移来获取应变信息。单端测量，部署方便，但信噪比较低。
布里渊光时域分析（BOTDA）
BOTDA系统采用受激布里渊散射，通过泵浦光和探测光的相互作用实现增益或损耗测量，信噪比高，传感距离长。BOTDA可实现20km以上传感距离，空间分辨率达0.5m。
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