光纤传感技术论文精选(九篇)
第1篇：光纤传感技术论文范文
【论文摘要】：介绍了光纤传感器的基本构成及原理，综述了近年来光纤传感器技术的应用和发展，对光纤传感技术的研究发展方向进行了展望。
光纤传感器随着光纤通信技术的实用化有了迅速发展，且以体积小、重量轻、检测分辨率高、灵敏度高、测温范围宽、保密性好、抗电磁干扰能力强、抗腐蚀性强等明显优于传统传感器的特点，其应用范围深入至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等。现如今光纤传感器已经能够对温度、压力、温度、振动、电流、电压、磁场等物理量进行测定，发展空间相当广阔。
1. 光纤传感器的基本构成和组成原理
光纤传感器主要由光源、光纤与探测器3部分组成，光源发出的光耦合进光纤，经光纤进入调制区，在调治区内，外界被测参数作用于进入调区内的光信号，是其光学性质如光的强度、相位、偏振态、波长等发生变化成为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器而获得被测参数，光纤传感器中的光纤通常由纤芯、包层、树脂涂层和塑料护套组成，纤芯和包层具有不同的折射率，树脂涂层对光纤起保护作用，光纤按材料组成分为玻璃光纤和塑料光纤；按光纤纤芯和包层折射率的分布可分为阶跃折射率型光纤和梯度折射率光纤两种。光纤能够约束引导光波在其内部或表面附近沿轴线方向向前传播，具有感测和传输的双重功能，是一种非常重要的智能材料。
2. 光纤传感器的类型及特点
光纤传感器的类型很多，按光纤传感器中光纤的作用可分为传感型和传光型两种类型。
传感型光纤传感器又称为功能型光纤传感器，主要使用单模光纤，光纤不仅起传光作用，同时又是敏感元件，它利用光纤本身的传输特性经被测物理量作用而发生变化的特点，使光波传导的属性(振幅、相位、频率、偏振)被调制。因此，这一类光纤传感器又分 为光强调制型，偏振态调制型和波长调制型等几种。对于传感型光纤传感器，由于光纤本身是敏感元件，因此加长光纤的长度可以得到很高的灵敏度。
传光型光纤传感器又称非功能型光纤传感器，它是将经过被测对象所调制的光信号输入光纤后，通过在输出段进行光信号处理而进行测量的。在这类传感器中，光纤仅作为传光元件，必须附加能够对光纤所传递的光进行调治的敏感元件才能组成传感元件。
3. 光纤传感器的应用
光纤传感器的应用范围很广，几乎涉及国民经济的所有重要领域和人们的日常生活，尤其可以安全有效地在恶劣环境中使用，解决了许多行业多年来一直存在的技术难题，具有很大的市场需求。主要表现在以下几个方面的应用:
(1) 城市建设中桥梁、大坝、油田等的干涉陀螺仪和光栅压力传感器的应用。光纤传感器可预埋在混凝土、碳纤维增强塑料及各种复合材料中，用于测试应力松弛、施工应力和动荷载应力从而来评估桥梁短期、施工阶段和长期营运状态的结构性能。
(2) 在电力系统，需要测定温度、电流等参数，如对高压变压器和大型电机的定子、转子内的温度检测等，由于电类传感器易受强电磁场的干扰，无法在这些场合中使用，只能用光纤传感器。分布式光纤温度传感器是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，分布式光纤温度传感系统不仅具有普通光纤传感器的优点，还具有对光纤沿线各点的温度的分布式传感能力，利用这种特点我们可以连续实时测量光纤沿线几公里内各点的温度，定位精度可达米的量级，测温精度可达1度的水平，非常适用于大范围多点测温的应用场合。
(3) 在石油化工系统、矿井、大型电厂等，需要检测氧气、碳氢化合物、co等气体，采用电类传感器不但达不到要求的精度，更严重的是会引起安全事故。因此，研究和开发高性能的光纤气敏传感器，可以安全有效地实现上述检测。
(4) 在环境监测、临床医学检测、食品安全检测等方面，由于其环境复杂，影响因素多，使用其它传感器达不到所需要的精度，并且易受外界因素的干扰，采用光纤传感器可以具有很强的抗干扰能力和较高的精度，可实现对上述各领域的生物量的快速、方便、准确地检测。目前，我国水源的污染情况严重，临床检验、食品安全检测手段比较落后，光纤传感器在这些领域具有极好的市场前景。
(5) 医学及生物传感器。医学临床应用光纤辐射剂量计、呼吸系统气流传感系统;圆锥形微型fos测量氧气浓度及其他生物参数;用fos探测氢氧化物及其他化学污染物;光纤表面细胞质粒基因组共振生物传感器;生物适应fos系统应用于海水监测、生化技术、医药。
光纤传感器在实践中运用到的例子举不胜举，这些技术都是多学科的综合，涵盖的知识面广，象光纤陀螺，火花塞光纤传感器，光纤传感复合材料，以及利用光纤传感器对植物叶绿素的研究等等；随着科技的不断进步，越来越多的光纤传感器将面世，它将被应用到生产生活的每一个角落。
4. 光纤传感器的技术发展方向
光纤传感技术经过20余年的发展也已获得长足的进步，出现了很多实用性的产品，然而实际的需要是各种各样的，光纤传感技术的现状仍然远远不能满足实际需要。目前，光纤传感器技术发展的主要方向是。
(1) 传感器的实用化研究。即一种光纤传感器不仅只针对一种物理量，要能够对多种物理量进行同时测量。
(2) 提高分布式传感器的空间分辨率、灵敏度，降低其成本，设计复杂的传感器网络工程。注意分布式传感器的参数，即压力、温度，特别是化学参数(碳氢化合物、一些污染物、湿度、ph值等)对光纤的影响。
(3) 传感器用特殊光纤材料和器件的研究。例如:增敏和去敏光纤、荧光光纤、电极化光纤的研究等。这些将是以后传感器进一步发展的趋势。
(4) 在恶劣条件下(高温、高压、化学腐蚀)低成本传感器(支架、连接、安装)的开发和应用。
(5) 新传感机理的研究，开拓新型光纤传感器。
参考文献
[1] 肖军, 王颖. 光纤传感技术的研究现状与展望[j]. 机械管理开发, 2006,6.
[2] 吴洁, 薛玲玲. 光纤传感器的研究进展[j]. 激光杂志, 2007,5.
[3] 吴琼, 吴善波, 刘勇, 袁长迎. 新型光纤传感器的设计及其特性研究[j]. 仪表技术与传感器, 2007,11.
第2篇：光纤传感技术论文范文
关键词：分布式光纤温度传感器；渗漏监测；进展
中图分类号： TP29 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）31-150-2
0 引言
随着社会的进步，科学技术得到了快速的发展，使得各种渗漏监测技术不断涌现。传统的点式监测技术由于无法实现整体性覆盖，在监测的过程中会出现很多盲区，不利于工程的安全进程，尤其是针对一些线路比较长、分布比较广的工程，如油、气管道和堤坝工程，一旦安全隐患增多，将会出现严重后果。在这类工程中，如果增加监测点，会增加很多额外的成本，同时施工难度也会加大。分布式光纤温度传感器的出现，很好地解决了这个难题。利用分布式光纤温度传感器，能够完全覆盖所要检测的对象。该传感器的传感部件和信号传输部件都属于功能性光纤，成本较低。在实际的工程过程中，分布式光纤传感器可以利用光时域技术对渗漏部分进行定位，并能够实现实时监测，而且，该技术施工简单，监测范围广，监测距离长，抗腐蚀、耐高温、抗高压、防雷击、抗电磁辐射能力都比较强，在渗漏监测领域得到了广泛应用。
1 分布式光纤温度传感器的工作原理
温度示踪原理是分布式光纤温度传感渗漏监测技术的基础。其基本工作原理是：渗漏的水流（或者油、气）在与土壤和地下光纤接触时，会出现热传递，在它们进行热量交换的过程中，使得渗漏部位与非渗漏部位的温度产生差异，尤其是渗漏水流（或者油、气）的流速越大，渗漏部位的温度变化就越大。此时，我们可以利用这种渗漏部位与非渗漏部位之间的温度差异实现渗漏监测，即利用温度场反馈渗流场。这种检测方法的前提是渗漏水流（或者油、气）与土壤存在较大的温度差异，如果温度差异不明显，我们可以对光纤进行加热，人为改变温度差异。这样一来，我们就可以将检测方法进一步分为梯度法和加热法两种方法。
1.1 梯度法
所谓梯度法，就是直接利用渗漏水流（或者油、气）与土壤之间的温度差异进行渗漏监测。首先对土壤温度场分布情况进行测量，然后对测量结果进行分析，如果发现土壤局部范围内温度变化比较大，可以利用光纤温度场进行分析，进而确定发生渗漏的部位。想要确定渗漏流速，就可以根据已有的温差和渗漏流速关系模型，对监测的温度场进行深度分析，从而确定渗漏的流速。利用梯度法进行渗漏监测时，必须加深光纤的埋置深度，否则光纤温度容易受到外界温度的影响，对监测结果影响较大。此外，渗漏水流（或者油、气）也要和土壤具有明显的温度梯度。因此，梯度监测方法受到季节变化的影响比较大，进而使得梯度监测法的使用范围受到了一定的限制。
1.2 加热法
加热监测法，顾名思义就是人为的对光纤进行加热，从而使渗漏水流（或者油、气）与光纤产生一定的温度差异。利用加热法进行监测时，需要在光纤周围并行设置特别的导体，测量之前需要首先将导体通电，提升光纤周围的温度，然后再进行光纤温度场的测量。如果存在渗漏点，该部位的温度会明显低于其他部位，这样就可以很容易的确定渗漏部位。与梯度法类似，我们也可以通过温度升高与渗漏流速的关系模型，对渗漏流速的大小进行确定。由于季节的变化不会对加热法造成影响，使得加热监测法比梯度监测法的应用范围更加广泛。
2 国内研究现状
当前，我国在分布式光纤温度传感渗漏监测技术方面的研究仍然处于定性监测阶段，也就是说，我们仅仅将其作为确定渗漏部位的一种技术手段，而利用该技术实现渗漏的量化监测，相关研究者仍在模拟和试验，而且该研究在理论方面主要包含理论推导和有限元模拟等内容。因此，对分布式光纤温度传感器技术仍需继续研究。
在理论分析方面，肖衡林等以多孔介质传热理论基本假定为基础，结合分布式光纤温度传感原理推导分析得出计算渗流流速的理论解，该理论解描述了渗流流速与多孔介质导热系数、孔隙率和外加热功率等因素的关系，目前该关系尚未得到验证；陈江等提出以多孔介质-热源-FBG的共轭传热数学模型理论为基础的热脉冲法，采用ADINA进行数值模拟，得出温升与渗流速度及加热功率的关系；陆艳梅等根据热传导方程及系统能量方程提出了大坝渗漏传热模型，并根据边界条件及初始条件推导出拉氏空间下以Bessel函数表示的无量纲解析解，同时结合工程实例验证了该模型的合理性；王新建等利用叠加原理推导出堤坝多渗漏通道温度场解析解，并利用BURSA-WOLF模型转化坐标，运用最优化方法迭代出堤坝集中渗漏通道位置的数值解，结合工程实例确定了渗漏通道的位置，证明了该方法的有效性；董海洲等利用热平衡理论及坝体周围土体温度变化与集中渗漏流速关系建立了数学物理模型，在层流和紊流2种不同流态下探讨了渗流流速的确定方法，并结合实例验证了其正确性。
3 发展趋势
分布式光纤温度传感器优势明显，例如成本低廉、耐高温、耐腐蚀、稳定性也较强，因此其在渗漏监测领域的发展前景良好。但是我国对分布式光纤温度传感渗漏监测技术的研究仍然处于初级阶段，还需要对其进行更加深入的研究。
3.1 实现定量监测
当前我国还没有实现利用分布式光纤温度传感器对渗漏量进行定量监测，只是在研究的过程中积累了部分实验数据和理论模型，不过因为地下土壤成分复杂，加上各种实验条件难以达成，在该方面的研究成果尚不能统一，仍需要进一步的研究确定。但是在我国《土石坝安全监测技术规范》中，有关土石坝的渗漏量监测方面的规定，对未来实现渗漏量的定量监测具有深刻意义。
3.2 考虑施工控制因素
3.2.1 压实度
压实度在实际工程中具有非常重要的作用，例如，在土石坝工程施工中，工程施工质量的主要指标中就包含土体的压实程度，并且在相关规范中对土壤的压实度也有明确规定。由此可见，要想将研究成果顺利应用到实际中，还需要对实际工程的施工内容进行深入分析。众多周知，土壤的压实度与土壤渗透性关系密切，在土壤相同的条件下，土壤压实度与土壤渗透系数属于反比例关系。从现有的研究成果看来，压实度对渗透性的影响还不够全面，需要在后续的研究中进行重点分析。
3.2.2 现场光纤网络布置方法
利用分布式光纤温度传感器进行渗漏监测的时候，需要在监测范围内按照一定的原则进行光纤网络布置，即光纤布置应该简洁、经济，最主要的是做到对检测范围的全覆盖。对于正在建设的工程，在布置光纤时，难免影响施工进度，而且施工和光纤布置同时进行也容易损坏光纤，埋设的传感器成活率无法保证；对于线路比较长的工程，比较适合选择加热监测法，但是需要保证对加热电线的网络设计不会对施工安全造成影响；对于已经建设好的工程，则应该注重布置光纤时的打孔尺寸，避免尺寸过大影响工程的安全性能。可见，在不同的工程中，进行光纤布置时需要区别对待，并做好经验积累。
3.3 其他辅助监测手段
在工程监测方面，还包含光纤光栅传感器、测压管等多种手段。当工程的检查项目比较多时，应当充分考虑各种监测手段的优劣势，取长补短，将多种监测手段充分结合在一起，确保监测结果更加准确、可靠。例如，在土石坝工程中，需要监测变形、渗流压力、孔隙水压力以及水位等多个指标，我们就可以利用分布式光纤温度传感器对渗流进行定位和定量监测，利用光纤光栅传感器和测压管对温度、应力和水压力进行监测。
4 结束语
综上所述，分布式光纤温度传感器以其覆盖面广泛、成本低廉、定位准确等优势，被广泛应用到管道工程、土石坝工程以及堤坝工程等多种工程中，但是对于该技术的研究仍然不够全面，需要相关技术人员共同努力，解决该技术尚不能达到的目标。
参 考 文 献
[1] 周勇，赵新铭，孙岳阳，吴刚，姚剑，龚荣山.分布式光纤温度传感渗漏监测技术研究进展[J].新技术新工艺，2014（11）：119-122.
[2] 周柏兵，徐国龙，赵新铭，周勇.基于分布式光纤温度传感技术的渗流监测试验[J].水电能源科学，2015（10）：104-107.
[3] 徐翔宇.基于分布式光纤温度传感技术的渗漏监测方法研究[D].湖北工业大学，2012.
第3篇：光纤传感技术论文范文
关键词：分布式光纤传感技术；智能大坝；安全监测
引言
大型水电站坝址地质条件复杂，多处于高震区和高地应力区，一旦失事，将会给下游人民的生命和财产带来重大损失，因此，对大坝进行安全监测非常必要。为了保障大坝建设以及全生命周期运行过程中的长久安全，100多年以来，人们一直在探索建设更好大坝的相关理念和技术，大坝的施工与运行管理模式经历了简易工具时代，大型机械化时代，直到今天的自动化、数字化、智能化时代。所谓智能大坝（Idam），是基于物联网、自动测控和云计算技术，实现对结构全生命周期的信息实时、在线、个性化管理与分析，并实施对大坝性能进行控制的综合系统；其基本特征是施工、监测数据智能采集进入数据库，监测数据与仿真分析一体化、施工管理和运行控制实时智能化，减少在大坝结构建设运行过程中的人为干预。
智能大坝的基本构成包含实时传感感知、实时驱动分析、预警预报控制三个关键要素，而其中智能大坝传感感知系统的构建是智能大坝的基本要素，只有在其基础上才能进行大坝的实时驱动分析和预警预报控。智能大坝实时传感感知的实现必定离不开智能化的监测手段，分布式光纤传感技术以连续立体式监测、定位精确、测量精度高、实时性和抗干扰性高等多重优点，近年来已成为水利工程安全监测的研究热点。文章将从分布式光纤传感技术的基本原理出发，分别对分布式光纤传感技术在大坝裂缝预测和监测，以及混凝土结构温度场监测中的应用现状进行分析，并尝试对智能大坝分布式光纤智能传感系统的构建进行分析，为水利工程相关技术人员掌握分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用提供参考。
1 分布式光纤传感技术原理
分布式光纤传感技术（Distributed optical fiber sensing technology）是利用光波在光纤中传输的特性，可沿光纤长度方向连续的传感被测量（如温度、压力、应力和应变等）；传输过程中，光纤既是传感介质，又是被测量的传输介质，可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量，同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息。分布式光纤传感器（Distributed fiber sensor）不仅具有无辐射干扰、抗电磁干扰性好、化学稳定性好等优点，而且可以在沿光纤的路径上同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息。由于分布式光纤传感器具有其它传感技术无法比拟的优点，因此，成为光纤传感技术研究领域的热点之一。激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中含有各种杂质，导致激光和光纤分子出现相互作用，从而产生瑞利、拉曼和布里渊这三种散射光，依据所监测信号的不同，目前对分布式光纤传感技术的研究主要集中在基于瑞利（Rayleigh）散射的分布式光纤传感技术、基于拉曼（Raman）散射的分布式光纤传感技术、基于布里渊（Brillouin）散射的分布式光纤传感技术三个方面。
2 分布式光纤传感技术在智能大坝安全监测中的应用
大坝在建设与运行期间一般需要进行应力、变形、位移、温度、加速度、渗流、开合度等方面的监测，反馈各种物理量变化规律，从而对大坝的施工、运行期的全过程、全生命周期控制、保证大坝长期安全稳定。传统的监测仪器一般使用电类传感器，此类传感器对工作的环境要求严，抗干扰能力差，安装复杂干扰施工，尤其是传统的监测一般都是分散的点数据，而且也很少能做到实时监控，所以往往会漏测了很多重要的数据信息。鉴于此，人们不断寻求新技术来解决这些问题，分布式光纤传感技术恰恰解决了这一问题。
2.1 分布式光纤传感技术在智能大坝裂缝预测和监测中的应用
大坝混凝土结构内部应变监测和裂缝监测是评价大坝健康状况的主要指标，由于各种因素的影响，导致坝体裂缝产生的具置难以判断。传统的点式电测仪器很可能漏检，而分布式光纤裂缝传感器能捕捉随机裂缝，分布式光纤应变监测系统能感知大坝各部位应力应变，将这两种系统联合使用，则能达到在裂缝产生前预报裂缝、在裂缝产生后监测裂缝的双重效果。施工前分析混凝土坝坝体结构以及在不利工况下运行的应力应变，根据分析结果对光纤网络进行立体优化布设，建立大坝裂缝智能监测感知系统，实现对大坝的实时、在线、立体监测。采用光纤传感技术可以对坝体内部的拉应力进行适时监测，掌握大坝的应力状况，指导坝体荷载分布，尽量避免不利工况，使得拉应力低于混凝土的抗拉强度，防止裂缝的产生。
2.2 基于拉曼散射的分布式光纤温度传感系统在大坝混凝土结构温度场监测中的应用
在对基于瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射的三类分布式光纤传感技术进行比选论证后发现，拉曼散射光对温度最为敏感，基于拉曼散射的分布式光纤传感技术适用于温度单一参数监测，它具有良好的现场适应性、温度自补偿、远程分布式测量等优点，能对光纤测量的温度场进行分布式的连续监测，是实现实时测量空间分布温度的一种新技术。目前，基于拉曼散射的分布式光纤温度传感系统的技术已经相当成熟，并实现了产品化，先后成功运用到了三峡、百色、小湾、溪洛渡等工程的大坝混凝土结构温度场的监测中。国内外相关的研究和实践表明，基于拉曼散射的分布式光纤测温系统能快捷、准确地监测大坝混凝土结构内部温度场的变化，为有效地评价大坝安全提供了可靠的科学依据。图1为采用分布式光纤（DTS）测温系统对混凝土真实温度场进行监测的流程。
3 智能大坝分布式光纤智能传感系统的构建
智能传感器系统的功能是通过模拟人的感官和大脑的协调动作，结合长期以来测试技术的研究和实际经验而提出来的。智能大坝传感感知系统的构建需要解决智能传感监测模型、智能监测类型、大坝内部智能传感器布置设计原理，大坝人工智能集成技术等一系列的复杂问题；同时，在大坝现场还包括智能传感器系统的故障通信技术、诊断与程序技术等关键技术。智能传感器的优势，是能从过程中收集大量的信息以减少宕机时间及提高质量。智能传感器系统是一门现代综合技术，是当今世界正在迅速发展的高新技术，可以用来对大坝应力、变形、位移、温度、加速度、渗流、开合度等监测量进行智能传感监测，实时反馈各个物理量的变化规律，从而对大坝的施工、运行期的全过程、全生命周期控制、保证大坝长期安全稳定。
文章在融合分布式光纤应力应变监测系统和分布式光纤裂缝监测系统的基础上，结合分布式光纤传感技术在坝体温度、渗漏和位移监测中的应用，建立分布式光纤大坝健康监测智能传感系统，在大坝施工期及运行期对坝体各部位进行实时监测，避免大坝的施工、运行期的全过程中不利工况的出现。分布式光纤大坝健康监测智能传感系统的基本结构如图2所示。
4 结束语
文章在总结分析分布式光纤传感技术在智能大坝裂缝预测和监测，以及混凝土结构温度场监测中应用的基础上，提出了智能大坝健康监测智能传感系统的构建思路，从而对大坝应力、变形、位移、温度、渗流等监测量进行智能传感监测，实时反馈各个物理量的变化规律，对大坝的施工、运行期的全过程、全生命周期控制，保证大坝长期安全稳定。
参考文献
[1]张国新，刘有志，刘毅.“数字大坝”朝“智能大坝”的转变-高坝温控防裂研究进展：水库大坝建设与管理中的技术进展―中国大坝协会2012学术年会，中国四川成都，2012.
[2]金峰，周宜红.分布式光纤测温系统在特高拱坝真实温度场监测中的应用[J].武汉大学学报（工学版），2015（4）：451-458.
[3]汤国庆，周宜红，黄耀英，等.分布式光纤测温远程控制在溪洛渡大坝中的应用[J].人民长江，2012（23）：92-95.
[4]周柏兵，万永波，徐国龙，等.分布式光纤监测系统在混凝土坝的研究与应用[J].水利信息化，2010（6）：32-36.
[5]胡江，苏怀智，张跃东.光纤传感技术在大坝裂缝预测和监测中的可行性探讨[J].水电自动化与大坝监测，2008（5）：52-57.
第4篇：光纤传感技术论文范文
【关键词】 FBG；高应变；桩基检测；预制桩
【中图分类号】TU196+.1 【文献标识码】 B
Study on high strain detection of precast pile using FBG sensing technology
Qiu Zhenhong
(Shanghai jiangnan architectural design institute co,. ltd ShangHai 201800)
【Abstract】 FBG which has the advantage of high precision, strong ability of anti-electromagnetic, strong adaptive capacity to environment, long service life, etc has become a new advanced detection way in the field of pile foundation and bridge. This paper introduces the measure principle of FBG sensing technology and the implantation process of fiber grating into precast pile. Combined with the specific project, the traditional high strain data and FBG strain data is compared. The results showed that FBG data is suitable for high strain detection.
【Keywords】 FBG; high strain; detection of pile foundation; precast pile
0 引言
桩基检测中高应变检测是一项重要检测内容，通过分析应力应变随桩身变化情况分析桩身完整性和桩的承载性状[1-2]。由于采用高应变进行承载力检测具有工期短、成本低、效率高等特点，促进了高应变检测法的推广，但是高应变检测的精度很大程度上与测试传感器有关。传统的电阻式、钢弦式、电感式传感器普遍存在灵敏度差、精度低、抗电磁干扰能力弱，受水腐蚀失真或失效等缺点，难以适应现代工程精确检测的要求。而近年来兴起的光纤光栅传感器则具有精度高、抗电磁干扰、防水防潮、抗腐蚀和耐久性长等特点[3-6]，其体积小、重量轻，便于铺设安装，且不存与监测对象不匹配的问题，对监测对象的材料性能和力学参数等影响较小。另外，光纤光栅传感技术采用光纤进行信号传输，传输损耗小，容易实现远距离信号传输，正好弥补了传统检测技术的不足。本文结合具体的工程实例，将FBG传感器植入检测的预制桩中，同时采集传统
的高应变检测应变数据和FBG应变数据，并进行对比研究。结果表明：FBG测量数据可靠，具有较好的适用性。
1 FBG传感技术测量原理
光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,简称FBG）是利用光纤材料的光敏性在纤芯内形成空间相位,光栅其作用的实质是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜，使得光在其中的传播行为得以改变和控制[7]。
图1 光纤光栅传感器的构造
如图1所示，FBG传感器分布在光纤纤芯的一小段范围内，它的折射率沿光纤轴线发生周期性变
作者简介：邱正红，1982年出生，男，汉族，重庆潼南县人，工学学士，助理工程师，主要从事岩土工程勘察和基坑设计工作。E-mail：qzh@live.it
化，图中纤芯的明暗变化代表了折射率的周期变化。光纤布拉格光栅是光纤纤芯折射率沿光纤轴向呈周期性变化的一种光栅。目前已有的基于光纤布拉格光栅的各种传感器的工作原理都可以归结为对布拉格光栅中心波长的测量[8-9]，即通过对由外界扰动引起的布拉格光栅中心波长漂移量的测量，得到被测参数；布拉格光栅中心波长与光纤纤芯有效折射率以及光纤光栅长度周期Λ相关[10]即：
(1)
其中：为布喇格光栅的中心波长；为光纤纤芯的有效折射率；为布喇格传感器光栅的栅距。
图2FBG传感器工作原理图
显然，宽带光源的输入光谱在通过FBG传感器1后，形成了波谷峰值为的凹陷，而反射光谱则具有波峰。当光栅所在处的光纤产生轴向应变时，栅距变为：
(2)
此时布喇格波长产生相应的变化，它满足：
(3)
其中：为有效光弹系数,它的值约为0.22。
另外，温度变化会引起光纤折射率的变化，同时也会引起栅距的变化，当温度变化为时，将引起布拉格波长产生移动，可以表示为：
(4)
其中：为光纤的热膨胀系数，；为光纤的热光系数，。
由(3)、(4)两式得到同时考虑应变与温度变化时，所引起的波长移动：
(5)
由此可知，只要测出布喇格波长的变化，就可以得到外界的应变或温度扰动。
2 预制桩FBG植入工艺
预制桩一般是在工厂制作而成的，特别是预应力预制桩是在预制厂经过先张预应力，离心成型及高压蒸养等工艺生产而成的高强预制混凝土构件[11]，无法将光纤光栅浇注到其中。在打桩的过程中，由于预制桩管壁与土体的摩擦力很大，将光纤光栅贴在预制桩表面时，很容易造成打桩时光纤光栅被刮断[12]。本文采用在预制桩表面刻槽后放入光纤光栅再用高强度胶进行密封，这样既成能保证光纤光栅的成活率，又能保证光纤光栅与预装桩身变形的一致性。预制桩的FBG植入工艺主要包括以下四个工序。
（1）光纤熔接
在FBG传感技术测量中，光纤只是进行光信号的传输，真正起到测量作用的是光栅的那部分。所以要根据桩长截取相应长度的传输光纤与FBG传感器进行熔接。
（2）刻槽布纤
用开槽机在预制桩身表面沿着布纤路线刻槽，槽宽和槽深以能放入光纤为准(太深容易破坏桩身强度)，光纤放入槽内用502胶水进行定点固定，刻槽布纤如图3所示。
图3 刻槽布纤
（3）光纤保护
用高强胶（环氧树脂）填充槽内进行光栅粘贴和光纤线路保护，在桩端出露的光纤用套管进行保护，将多余的光纤盘绕在桩头并用缓冲材料进行包裹保护，光纤保护如图4所示。
图4 线路保护
（4）打桩对接
将布好光纤的桩按顺序进行打入，在桩对接时进行上下两桩光纤的对接，并将多余光纤盘绕在接头地方进行强化处理，打桩对接如图5所示。
图5 打桩对接
3 工程实例
3.1 工程背景
嘉定区城北大型经济适用房（南块）位于上海市嘉定区，住宅楼和配套商业拟采用桩基础，地下车库、地下P型站和地下水泵房拟采用抗拔桩。工程主要负责桩基设计参数可行性研究工作。根据设计需要，结合勘察资料，进行现场原位测试，包括：模型桩单桩竖向抗压、单桩竖向抗拔静载，锤击桩高应变跟踪监测及桩身应力分析，获得各层土设计参数。
3.2 测试方法
本文主要研究该工程中管桩（管桩桩长13.0m，内径0.22m，外径0.4m）的高应变检测。通过光纤光栅测得应变数据分别与高应变测桩仪导出数据进行对比。桩身应力测量采用光纤光栅应变传感器。光纤光栅应变传感器布设：在桩顶以下1m处（-1m)布设一个；在土层交界处6.5m处（-6.5m)布设1个，在桩底以上50cm处（-12.5m)布设1个，FBG传感器布设如图6所示。
图6 FBG传感器布设图
高应变初打跟踪监测试验按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2003）进行，测试方法见图7。
图7 高应变测试图
3.3 检测数据分析
本文选取了一根测试桩，对桩的锤击高应变数据进行分析。通过预埋在桩身上的光纤光栅测得应变数据分别与高应变测桩仪输出数据进行对比研究，FBG传感器测试出的数据曲线如图8所示。曲线中第一个峰值的出现表示在击打过程中桩身产生的最大应变，其余峰值是由于击打过程中余震产生。图形显示在-1m处峰值最高，其次-6.5m处，-12.5m处峰值最小。这表明：在被击打过程中，离测试桩由桩顶至桩底，桩身应变逐渐减小，在桩顶处会产生最大应变，所以在锤击过程中要加强对桩顶的保护。
图8高应变时光纤测得应变曲线图
由于-1m处安装的FBG传感器与高应变检测中的应变片安装位置接近（检测传感器的安装用膨胀螺栓安装在距桩顶约2倍桩径处），将-1m处的FBG测试数据与应变片的数据进行了对比，光纤应变曲线与高应变仪导出应变曲线对比图如图9所示。从图9中可以看出，两者的曲线较为吻合，这说明FBG传感技术适用于高应变检测。
图9 高应变时光纤曲线与高应变仪导出曲线对比图
4 结论
（1）本文将FBG传感监测技术应用于桩基检测中，将光纤光栅测得应变数据与高应变测桩仪输出数据进行比较研究。结果表明：FBG传感数据能较好地适用于高应变检测，但也存在不足，由于高应变检测同时需要应变数据和加速度数据，而此次测试只采集了桩身FBG应变数据，如果在桩身相应的位置能安装FBG加速度传感，同时采集FBG应变和加速度数据，拟合桩基的承载力与传统高应变测桩仪测出的桩基承载力进行对比，将是本论文需要深入研究的一个方向。
（2）FBG传感器可以安装在桩体的任何位置，如果将FBG传感技术运用于高应变检测中，就可以
测得桩体任何位置的应变，而不仅仅局限于桩顶附近。
（3）检测数据的精确度不但与测试方法有关，还与传感器的性能有关，FBG传感器正是由于其高精度、抗电磁干扰能力强等特点得到了工程界广泛的关注。但是，由于其比较高的价格也限制着它的发展。随着科学技术的发展，FBG传感技术将会得到广泛发展。
参 考 文 献
[1] 刘万恩，蔡克俭，夏结祥． 海上超长大管桩的高应变动力检测[J]． 施工技术，2006增刊，249-252．
[2] 时猛． 东营市预应力管桩高应变动力检测的竖向承载力计算[D]．中国石油大学（东华），2008．
[3] 田德宝，张大煦，孙俊良，等． 光纤布拉格光栅应变测量在天津奥体中心工程中的应用[J]． 施工技术，2008， 37(11)：64-66．
[4] 嵇雪蘅，李宏男，任亮，等． 光纤布拉格光栅传感器在钢架结构健康监测中的应用研究[J]．防灾减灾工程学报，2008，28(1)：43-48．
[5] 武胜军，王宏力，敖红奎．FBG传感器在隧道锚杆支护结构监测中的应用研究[J]．传感器与微系统，2007，12(26)：31-33．
[6] 余小奎．分步式光纤传感技术在桩基测试中的应用[J]．岩土工程勘测，2006，6：12-16．
[7] 李川，张以谟，等．光纤光栅原理、技术与传感应用[M]．北京：科学出版社，2005．
[8] 王惠文．光纤传感技术与应用[M]．北京：国防工业出版社，2001．
[9] 徐恕宏．传感器原理及其设计基础[M]．北京：机械工业出版社，1988．
[10] 李宏男，孙丽，梁德志．光纤布拉格光栅传感器用于混凝土结构施工监测[J]．建筑材料学报，2007，21(3)：342-347．
第5篇：光纤传感技术论文范文
关键词：数字广播系统；光纤；通信技术
随着社会经济的发展，光纤通信技术被广泛的运用于各个领域。数字广播系统作为新技术发展的产物，其必然是光纤通信技术运用的重点。而光纤通信技术是一门发展的技术，其在不同的领域有着不同的运用，甚至在不同领域中的运用能被广泛的借鉴。本文就光纤通信技术进行简要的分析，探讨数字广播系统中光纤通信技术的具体应用和由此带来的发展变革。本文分成三部分，一是关于光纤通信技术的概述，这是运用光纤通信技术的前提；二是关于光纤通信技术的发展现状；三是数字广播系统中光纤通信技术的运用。
1光纤通信技术的概述
1.1光纤通信技术简介。光纤通信是指以光波作为传递信息的载体，以光纤作为传递媒介的通信方式。其主要核心是光纤这种传输信息的玻璃材料。光纤通信需要一系列的条件，如光纤光源和光检测器。光纤光源是光纤通信传输的前提，而光检测器则是光纤的接受的前提。处于其中的则是光纤这种介质。作为一种介质，光纤有专用和通用的划分。而光纤通信按照不同的分类方法可进行不同的分类，这里我们按用途进行划分。一是通信用的光纤，二是传感用光纤。光纤通信和传统通信相比，其具有玻璃特性，其是绝缘体，并且低损耗，通信容量比微波通信容量要大，此外，光纤通信保密性强，占地空间小。
1.2光纤的特点。光纤有很多的特点，其发明发现曾一度震惊世界。本文主要从两个方面简要分析：一是光纤的损耗低，其在在零下25度到零下35度之间的附加损耗为0.03dB/km~0.04dB/km，在零下40度时，其附加损耗为006dB/km~0.08dB/km。因此，可以说光纤的损耗是非常低的。二是光纤有多种色散模式。色散是指在输入信号后，不同频率的光或不同模式的光的传播速度不同，因此没有同时到达输出端时的现象。这为波分复用技术的发展提供条件。
2光纤通信技术的发展现状
光纤通信技术在各个领域都有广泛的运用，并且根据光缆的不同，其应用有着不同的特点，如普通光纤，核心网光缆和接入网光纤。本文主要从光纤通信技术的发展现状进行分析，如波分复用技术，如光纤接入技术，如在社会中的整体发展情况，等等。
2.1波分复用技术。波分复用（WDM）技术是指利用光纤的低损耗，谋求宽带资源的最大化的一种技术。其具体工作原理是这样的，在发射端根据各个光波的不同波长进行逐一分类，在利用光波传递信息时，将这些被分类的光波运用波分复用技术合并，一起传输。在接收端，在信息传递到达时，重新运用波分复用技术将合并在一起的各种光波进行分类，分类依据与之前一样，按波长进行划分。这样，一根光纤可以实现多个传输，提高了光纤通信效率。
2.2光纤接入技术。而光纤通信技术是指在光纤最大传播效率的前提下，实现信息最大化的输送，即使人们在光纤通信技术下享受光纤所带带来的大容量和高效率的信息传输。如果说波分复用（WDM）技术是在主干道上的光纤技术，那么光纤接入技术就是在接受末端的技术。波分复用（WDM）技术是一个运输的过程，而只有在接收端被良好的接收，我们的大数据生活才能成为可能。光纤接入技术在目前而言，分类较多，有FTTB/FTTC/FRRCAB以及FTTH等，其中应用最广泛的是FTTH技术，即光纤到户技术。在我国，FTTH技术发展最广泛，不论是政府还是企业，甚至网吧，都制定了相关的建设标准。而所谓的FTTH，其主要是点到点技术和点到多点技术，点到点技术就是所谓的P2P，又称有源接入技术。而点到多点是XPON，即光纤无源接入技术。一般而言，XPON比P2P技术更受人欢迎。
2.3光纤通信的应用。在前文我们阐述了光纤通信技术主要的技术现状，而在具体的应用现状中，其主要是表现在应用范围上，应用方式上，以及应用作用上。光纤通信技术应用范围十分广泛，不仅是商业，军事、航天中都有使用光纤通信技术。而光纤通信的应用方式则是多种多样，但其本质是通信，即网络连接和局域网或互联网之间的链接。光纤通信的作用则是一个相当宽泛的概念，如企业中的信息传递和数据管理，如个人的图片音频传递。可以说光纤通信的作用也正在进一步扩大，直到涵盖我们生活的各个领域和各个方面。
3数字广播系统中的光纤通信技术
数字广播系统的本质是一个传输系统，而光纤通信技术的运用是对传统传输系统的强化和更新。因此，本文从实际出发，从光纤的传输系统和数字广播系统两个系统出发，探讨光纤通信技术在数字广播系统中的运用。
3.1数字光纤传输系统。图1是一个数字光纤的传输系统，我们可以发现，光纤通信技术在数字广播系统的运用主要集中在光端机、光源和电端机等环节，其信息传递的本质是数字和符号，只是传播手段的不同。根据光纤通信技术所需要的各种条件和设备，对传统通信技术进行了改造。因此，光纤的传播是一个信息的传递过程，其改变了数字广播系统的传播方式和硬件设备，改变了数字广播的传播速度和效率。
3.2数字广播系统。广播系统是一个制作与传播与接收的过程，我们发现广播系统的传输系统有三种传输方式，而光纤通信技术的运用，则是强化了这一传输系统。光纤通信在数字广播系统中的运用主要是在于信息的传递，保持大容量和高效率的传播方式，改变数字广播的传播范围，促使数字广播紧跟时代的步伐，而不至于被淘汰。
3.3SDH传输技术。光纤通信技术在数字广播系统的运用当然远远不仅仅是关于传播方式和输送方式的改变，在一定程度上来说，光纤通信技术提供一种新的传播介质，但更重要的是为新的传播方式和新数字广播的制作方式提供了可能，为新的技术开辟了道路。本文重点集中在SDH传输技术。如果说数字光纤传输系统和数字广播系统只是在宏观上运用了光纤通信技术，那么SDH传输技术则是在微观上改造了数字广播系统。SDH传输技术是指同步数字系列技术，或者说同步传输体制。SDH传输体制是由SDH终端复用器TM和分插复用设备ADM以及相关的数字交叉连接设备等组成，其主要是实现数据传输和交叉复用。SDH传输技术全球高速发展的产物。其良好的同步性为数字广播系统的发展带来了新的生命力，改变了传统广播系统时滞的缺点，极大地促进了数字广播系统网络化建设的进程。
4结论
总而言之，光纤通信技术一项正在高速发展的新技术，其应用范围涉及到了方方面面。而数字广播系统的发展离不开时代的支持，在数字广播系统中运用光纤通信技术是时展的要求，也是数字广播系统优化的必然选择。新的传输手段，必然会带来整个系统的改进与创新。
参考文献
[1]刘玉京.论光纤通信技术的现状及发展[J].电子技术与软件工程,2014,20:47.
[2]王树占,李娟艳,王佳敏.光纤通信技术的现状及发展趋势[J].电子制作,2015,16:149.
[3]吴宏民.浅谈光纤通信技术在铁路通信系统中的应用[J].电子制作,2015,16:157.
第6篇：光纤传感技术论文范文
该技术最初由horiguchi[10]等人提出。基于该技术的传感器典型结构如图2所示。处于光纤两端的可调谐激光器分别将一脉冲光（泵浦光）与一连续光（探测光）注入传感光纤，当泵浦光与探测光的频差与光纤中某区域的布里渊频移相等时，在该区域就会产生布里渊放大效应（受激布里渊），两光束相互之间发生能量转移。由于布里渊频移与温度、应变存在线性关系，因此，对两激光器的频率进行连续调节的同时，通过检测从光纤一端耦合出来的连续光的功率，就可确定光纤各小段区域上能量转移达到最大时所对应的频率差，从而得到温度、应变信息，实现分布式测量。
在botda中，当泵浦光的频率高于探测光的频率时，泵浦光的能量向探测光转移，这种传感方式称为布里渊增益型；当泵浦光的频率低于探测光的频率时，探测光的能量向泵浦光转移，这种传感方式成为布利渊损耗型。在光纤温度或应变分布均匀的情况下，布里渊增益型传感方式中的泵浦脉冲光随着在光纤中的传播其能量会不断的向探测光转移，在传感距离较长的情况下会出现泵浦耗尽，因此该传感方式难以实现长距离传感；而对于布里渊损耗型，能量的转移使泵浦光的能量升高，不会出现泵浦耗尽情况，从而使得传感距离大大增加。
在基于botda的分布式光纤传感技术 研究 中，horiguchi[11]等人首先利用一个dfb-ld和一个nd:yag激光器在波长1.32mm处实现了botda的分布式应变测量，取得了空间分辨率100m、应变精度104的实验结果。此后，基于botda的分布式传感技术得到广泛研究，并且扩展到了分布式温度、分布式温度/应变复合传感技术的研究。在众多研究中，x.bao等人将botda传感系统的性能大大提高，他们采用布里渊损耗的方式最终实现了长达51km、温度分辨率1℃和空间分辨率5m的传感测量[12]。另外，x.bao、shimizu等人在分布式温度／应变复合传感技术方面也做了大量工作并取得了理想的实验结果。在国内，重庆大学、天津大学等均有botda系统的 理论 研究报道，但相关实验方面的报道 目前 还没有。和botdr相比，在botda系统中信号的检测较容易，在世界范围内的研究投入较大一些，技术也较为成熟，但双光源的使用以及光源的两端入射使它的 应用 受到一定的限制。
3、基于布里渊光频域分析技术（bofda）的分布式光纤传感技术
基于布里渊频域分析技术（bofda）的分布式光纤传感技术是由德国的d.garus等人提出的一种新型的分布式光纤传感技术[13]，实验系统基本框图如图3所示。
和botdr、botda相比，bofda同样利用布里渊频移来实现温度和应变的传感，但被测量空间定位不是传统的光时域反射法，而是通过得到传感光纤的复合基带传输函数来实现的。由于不采用光时域反射法来实现空间定位，因此传感光纤两端所注入的光为频率不同的连续光，其中探测光（ ）与泵浦光（ ）的频差 约等于传感光纤的布里渊频移。
为了实现传感光纤复合基带传输函数的测量，探测光首先经过频率fm可变的信号源进行幅度调制，其调制强度为注入光纤的探测光与泵浦光在光纤中相互作用的边界条件。对于每一个调制信号频率fm，在耦合器的两个耦合输出端同时检测注入光纤的探测光is(l)和泵浦光强度ip (l,t)，这样，通过和检测器相连的 网络 分析仪就可以确定传感光纤的基带传输函数。
作为一个线性系统，通过基带传输函数便可以得到系统的冲激响应，系统的冲激响应便反映了沿光纤分布的温度/应变信息。在bofda系统中，系统的空间分辨率由调制信号的最大（fm，max）、最小(fm，min,)调制频率决定，传感距离由调制信号频率的变化步长（dfm）决定。
基于上述原理，d.garus等人做了基于bofda的分布式光纤传感系统实验方面的研究，并取得了温度分辨率5℃、频率分辨率0.01%和空间分辨率3m的实验结果[13]。
在基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的研究中，除了上面所论述三种主要研究技术外，还提出了其它的研究方案，如日本学者保利和夫所提出的基于相干域测量技术等。这些研究方案的提出，为分布式光纤传感技术的研究注入了活力，具有极高的学术和应用价值。
四、 应用 与 发展 。
分布式光纤传感器具备提取大范围测量场的分布信息的能力，能够解决 目前 测量领域的众多难题。其中分布式光纤温度传感器可用于如大型电力变压器、高压电力网、高层建筑等大的或长的设备的温度分布测量和监控；分布式光纤应变传感器在多层建筑、桥梁、水坝、飞行器、压力容器等重大结构与设备的形变监测方面有广阔应用前景。近年来，分布式光纤传感技术在复合材料中的应用，开辟了智能化材料新领域。然而，要提供实时性、稳定性、可靠性好以及高精度的分布式传感系统，还需要多方面的 研究 ，随着基于布里渊散射的分布式光纤传感技术研究的不断深入，这些应用要求将逐步得到实现。
参考 文献 ：
[1]. robert w.boyd, “nonlinear optics”(academic press, 1992) pp.287-349.
[2]. cotter,d.,“stimulated brillouin scattering in monomode optical fiber”, mun., 1983, 4,(1), pp.10-19.
[3]. t.r.parker, m.farhandiroushan, v.a. handerek and a.j.rogers, “temperature and strain dependence of the power level and frequency of spontaneous brillouin scattering in optical fibers”, opt.lett., vol.22, no.11, pp.787-789, june 1997.
[4]. t.horiguchi, t.kurashima and m.tateda, “tensile strain dependence of brillouin frequency shift in silica optical fibers”, ieee photon. tech. lett.,vol.1, no.5, pp.107-108, may 1989.
[5]. d.culverhouse, f.farahi, c.n.pannel and d.a.jackson, “potential of stimulated brillouin scattering as sensing mechanism for distributed temperature sensors”, electron. lett., vol.25, no.14, pp.913-915, july 1989.
[6]. t.kurashima, t.horiguchi, h.izumita, s.furukawa and y.koyamada, “brillouin optical -fiber time domain reflectometry”, ieice trans. commun., vol.e76-b, no.4, april 1993.
[7]. k.shimizu, et al.,“coherent self-heterodyne brillouin otdr for measurement of brillouin frequency shift distribution in optical fibers”, j.lightwave technol. vol.12, no.5, may 1994.
[8]. h.h.kee, g.p.lees, t.p.newson, “all-fiber system for simultaneous interrogation of distributed strain and temperature sensing by spontaneous brillouin scattering”, opt.lett., vol.25, no.10, may 2000.
[9]. t.r.parker, et al., “a fully distributed simultaneous strain and temperature sensor using spontaneous brillouin backscatter ”, ieee photon. tech. lett., vol.9, no.7, july 1997.
[10]. t．horiguchi, m.tateda，“optical-fiber-attenuation inves- tigation using stimulated brillouin scattering between a pulse and a continuous wave”，opt.lett.,1990, 2:352～357.
[11]. t.horiguchi, t.kurashima, and m.tateda, “nondestructive measurement of optical fiber tensile strain distribution based on brillouin spectroscopy”, ieice of japan, vol.j73-b-i, no.2, pp.141- 152, feb.1990.
[12]. x.bao, et al. “experimental and the oretical studies on a distributed temperature sensor based on brillouin scattering”, j. lightwave technology. vol.13, no.7, july 1995.
[13]. d.garus, et al. “brillouin optical-fiber frequency-domain analysis for distributed temperature and strain measure -ments”, j.lightwave technology， 1997,15(4):654～662.
the brillouin scattering and distributed optical fiber sensing technique
第7篇：光纤传感技术论文范文
者结合光纤通信技术发展的实际情况，从光纤通信技术的概念及特点入手，着重探讨光纤技术及光纤通信技术的应用。
关键词：光纤通信技术；特点；分类；应用
中图分类号：TN文献标识码：A文章编号：1673-9671-(2012)042-0158-01
光纤通信是现代社会最重要的通信方式之一，其信息载体主要为光波，传输媒介主要为光纤。光纤通信技术在现代社会中起着至关重要的作用，是现代通信行业重要的支柱之一，对通信行业的生存和发展有着非常重要的意义。随着计算机技术的广泛应用，现代社会开始进入一个网络时代，在网络时代，人们对光纤通信技术的需求将不断增长，未来光纤通信技术将发挥着越来越重要的作用，成为现代社会标志性的技术之一。
1光纤通信技术的概念
光纤通信技术主要指运用光导纤维实施传输信号，承载重要的信息，同时运用光纤，使其作为传输媒介。光纤通信技术是现代社会最重要的一种通信方式，在通信行业中有着至关重要的作用。光纤主要用电气绝缘体——玻璃材料制作而成的，因此无需担心其可能由于接地原因而出现回路现象，因为光线的芯比较细小，因此必须选择多芯构成光缆，光缆是信息传输的重要通道，进而形成占用空间较小的传输系统。
2光纤通信技术的特点
光纤通信技术从光通信中脱颖而出，成文现代社会通信行业重要的支柱之一。与传统通信技术相比，光纤通信技术具有无可比拟的优点。
1）光纤通信技术不容易损耗，其损耗量非常低，因此其中继距离比较长。
2）光纤通信技术的频带非常宽，尤其是使用密集波分复用技术，其光线传输容量出现大幅度的提升。
3）光纤是光纤通信技术最重要的传输媒介，是光纤通信技术不可或缺的重要成分，因此光纤的制作尤其重要。目前，光纤主要成分是石英，石英通过各种手段制作成绝缘体材料，而这种绝缘体材料就是石英的原材料，它具有抗水性，不容易被雨水侵蚀，因此，光纤的抗电磁干扰能力较强。
4）光纤通信技术未遭受串音的干扰，其保密性非常强。相关的实验表明，运用光纤通信技术，在光缆外面，也无法窃听光纤所传达的重要信息。
3光纤通信技术的分类
光纤通信技术可分为三大类，即波分复用技术、光纤传感技术以及光纤接入技术，其特点如下。
1）波分复用技术：不同的信道光波具有不同的频率，运用单模光纤低损耗区，可以取得充足的宽带资源，参照不同的频率及充足的宽带资源，可以对光纤的低损耗窗口进行划分，即划分为多个信道，利用分波器可以对不同光波实现分离或者耦合。
2）光纤传感技术：光纤传感器具有众多的优点，如体积较小，防爆性能好，耐腐蚀性强，耗电较少，可以宽频带等等，因此通常将光纤传感器分为功能型传感器及非功能型传感器。
3）光纤接入技术：光纤接入技术目前已经得到广泛的应用，其不仅能够处理窄带业务问题，而且能够处理多媒体图像等业务
问题。
4光纤通信技术的应用
4.1光纤技术的应用
1）光纤技术在充当各种传感器方面的应用。光导纤维不仅能够将阳光带到每一个角落，而且还可以实施机械加工。目前，汽车配电盘、机器人、计算机等选择使用光导纤维进行图像或者光源的传输。光纤技术与敏感兀件的组合，则可以制作成多种传感器，充当传感器的作用，可以对温度、颜色、流量、位移、压力、光泽等实施测量。光纤技术在信息传输及能量传输方面同样有着广泛的应用。
2）光纤技术在医学方面的应用。光纤技术在医学方面有着非常重要的作用，因此在医学中有着广泛的应用。运用光导纤维内窥镜可以导入患者的脑室与心脏，同时可以测量患者的体温、患者血液中氧的饱和度、患者心脏中的血压等等。此外，光纤技术在手术治疗方面也有着非常重要的作用，通过光导纤维可以实施激光手术刀的连接，进而进行相关疾病的治疗，比如可选择光敏法对肿瘤癌症患者相关的治疗。
4.2光纤通信技术的应用情况
1）光纤通信技术在通信行业方面的应用。以光导纤维作为传输介质实施通信，称为光纤通信。目前，光纤技术在通信行业得到广泛的应用。本地通信、国际通信（越洋光缆）、城域通信、氏途通信等重要的通信行业基本上都选择光纤作为其通信重要的传输介质。光纤技术在通信方面的应用逐渐从小区转向具体的楼房、具体的用户。光纤技术在通信行业中起着至关重要的作用，通信行业的顺利发展离不开光纤技术的支持。
2）光纤通信技术在电力通信中的应用。电力通信网主要由卫星电路、微波以及光纤等组成主干线，各支路可以运用特种光缆及电力线载波等相关电力系统所具备的通信方式，同时选择无线、电缆以及明线等各种通信手段，联合调度总机、程控交换机等多个设备构成多功能及多用户的综合通信网。
3）光纤技术在有线电视网络方面的应用。从20个世纪90年代开始，我国光通信产业得到迅速的发展，尤其在电信干线传输网、电力通信网以及广播电视网等方面，光通信产业得到迅速的发展。光通信产业的迅速发展极大的推动了光纤通信技术的发展，光纤光缆出现急剧增多的现象。光纤技术在有线电视网络方面得到广泛的应用，促进有线电视网络的快速发展。
目前，广电综合信息网的规模出现逐渐扩大的趋势，其系统所呈现出来的复杂程度也出现逐渐增加的趋势，这在一定程度上加重广电综合信息网日常维护与管理的工作量，广电综合信息网设备故障的判定与排除也愈来愈困难。对此，可以选择ATM+光纤或综合SDH+光纤等构成相应的宽带数字传输系统。而其传输网则可以选择链路传输系统，环网传输系统，或者构成多种形式不同的复合网络，这样才能不断满足多种综合信息传输的需求。而环网传输系统则具备一定的保护功能。
在电视节目或者广播方面，所选择的宽带传输系统能够将主站至地方站中必需的所有数字，通过通道进行相关的设置，进而出现广播的形式。此外，运用光纤通信技术，电视节目在任何地方都可以实施下载，同时还可以运用相关的网络管理平台对不同网站所下载的不同的电视节目进行相应的控制。
目前，我国有线电视网络已经在各地逐渐发挥作用。在有线电视网络的前提下，宽带多媒体传输网络的实现不再是一个梦想，而是可以真正的付之于行动中。但是，现阶段，由于技术水平有限以及多种原因的影响，在我国还未能全部撤销现阶段出现的有线电视网，只能对有线电视网进行不断的完善或者改造，不断地满足人们的多方需求。
当前，我国多个地区的CATV都已经使用光纤传输，至用户端，则使用同轴电缆传输至千万家。但是，现阶段所构建的CATV，其大部分属于单向传输，其上行所呈现出来的信号无法在现阶段所具备的有线电视网中进行传送。对此，可以选择电信网PSTN中的所提供的数据通道或者语音通道对上行信号实现传送，同时也可以选择语音接人系统对上行信号实现传送。在多个用户家庭中安装电话，这样，用户不仅仅可以打电话，而且可以选择使用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送，组成了双向应用的Internet网。
5结束语
总而言之，光纤通信技术在现代社会中有着广泛的应用，光纤通信技术的应用不仅仅有以上几点，更多的是需要我们在生活实践中不断的进步，不断的促进光纤通信技术的发展。
参考文献
[1]魏丽芳,王克谦,郭克义.浅谈光纤通信技术在智能电网中的应用与发展[J].中小企业管理与科技(上旬刊),201,12:101-103.
[2]王文睿,于晋龙,郭精忠,韩丙辰,罗俊,王菊,刘毅,孟天晖,杨恩泽.基于光相位信号延时自相干的相位信息高速实时取样系统[J].光电子.激光,2012,03:221-223.
[3]李宏慧,付学良.基于非简单的失效独立的路径保护圆的抗毁性光纤网络优化设计(英文)[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2012,02:321-323.
[4]何召舜.浅论光纤通信技术的特点和发展趋势[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2010,03:412-413.
第8篇：光纤传感技术论文范文
【关键词】 布里渊 分布式 光纤传感
随着社会发展，安防已经变得越来越重要，及时发现入侵对我国安防建设有种重要的意义，别的安防系统监测距离短且容易受到电磁的扰动，而本文中叙述的安防系统不仅监测距离长而且不容易受到电磁的干扰，对安防领域具有重要意义。光纤传感入侵定位监测系统可以通过监测光纤应变或震动等确定事件发生的位置，已有传感定位系统多采用Sagnac干涉环结构或者马赫-增得干涉结构实现定位，但无法同时满足高精度和长距离探测。这样的话就必须采用BOTDR原理，利用自制的光纤纵模分布反馈激光器，结合边缘滤波调解技术，建立一套分布式光纤传感入侵定位系统监测，实现了对入侵事件的实施快速定位监测，空间分辨率也相应高了起来。
一、布里渊散射传感原理
布里渊散射原理是基于光纤中光波与声波在传播过程的相互作用，这两者的相互作用会使光产生频移，该频移的产生相当于入射波被一个声光栅散射产生了反射光子，我们利用这个频移，通过测得其频移方向和大小，来实现传感物理量的转换。光纤所处温度、所受应变皆可通过布里渊频移间接计算得出。在实际工程使用中，由于入侵事件都是不确定的，所以需要一套具有实时监控能力且无盲点的监测系统才能完全监测到入侵、避免出现遗漏，而光纤作为传感原件是沿线路连续分布的，这就避免了线路中产生盲点。通过对光纤中布里渊散射频移量大小的监控，可以分析得出被入侵点的准确位置，以及被入侵程度，这就是目前布里渊散射在光纤传感入侵定位监测系统中最有效的应用方式，达到了兼备高精度、无盲点、长距离、实时性等诸多优异性能。
二、实验与分析
由于本项研究处于早期阶段，所以此次试验都是采用自制的激光器、自制传感光缆以及其他自制光信号解调器。并参考了各类中外文献，以及前辈所写的论文，保证本次试验和分析能够得出更为准确的结论，更好的为国家安防事业做出贡献。我们将激光输出进行一定的比例分束，然后小比例的一束作为本振光，另外一个大比例的经偏振控制器调整偏振态，通过电光调制器进行脉冲的调制，经过掺铒光纤放大器1放大之后，波分复用器滤过自发辐射噪声通过扰偏器和环形器，输入到单模传感光纤里面去。散射回的信号此时变得非常非常弱，必须得通过掺铒放大器2来放大，然后再经过一个环形器，通过自己制造的窄带可调谐光纤光栅滤波器之后的布里渊反射光和本振光相干，通过高速光电探测器的监测，然后得到了实验的最终结果---后向布里渊散射信号。
在实验中，波分复用器滤波的通道为1550nm，带宽30nm，隔离度大于20dB，损耗小于0.15dB，和本振光相比，相对有一定的偏移量，能满足实验的要求并且监测到相干信号。放大之后的布里渊信号只有um量级，采用高速光电探测器前置放大滤波电路对信号再次放大滤波，然后通过边缘滤波，将布里渊信号的平移变化转换成强度变化，并通过累加平均处理，平均2的12次方次后，得到最K监测结果。其中前置放大滤波电路实现对微弱电信号的放大并抑制信号频带以外的噪声，其滤波中心频率为11GHz，3dB快带为1Hz，插入损耗小于0.1dB。实验系统采用50ns脉宽的光脉冲，重复频率为10KHz，传感光纤长度为10km。因此，完成2的12次方次累计平均处理所需时间小于1s，即系统的监测周期小于1s，可满足快速监测入侵事件的要求。
经过实验分析表明。实验系统在室温25度环境下且光纤不受外力时，布里渊信号的中心频率在10.9GHz左右。因此当应变和温度引起的频移总和超过初始中心频率100MHz时，信号将越过带通滤波器的单边上升沿的边界，导致信号幅值减小，从而引起错误判断，限制了系统的监测范围。采用更大带宽的带通滤波器并合理的选择其中心频率，可以扩大系统监测的动态范围。
至于如何消除缓变温度的影响，适应野外环境下的应用，以及进一步提高系统的应变分辨率，将在后续的工作中研究。
结论：在BOTDER原理中用单纵模光纤光栅到带通滤波器理论结合实际的实验中表明，系统可以在1s对10km范围的传感器进行测量，并达到5m的空间分辨率和200uε的应变分辨率。这项实验表明本系统在监测入侵领域的能力，即便现在所处阶段并不成熟，也能对国家安防领域起到很重要的积极意义，而且经分析判断和实验结论，基于布里渊散射的分布式光纤传感入侵定位监测系统在长距离入侵定位方面有着良好的前景。
参 考 文 献
第9篇：光纤传感技术论文范文
[关键词]光纤通信技术 原理 特点 应用
一、引言
光纤通信技术是人类向信息化时代迈进不可替代的重要基石。光纤之父英籍华人高锟于1966年提出了利用光导纤维可以通信的理论。1970年美国贝尔实验室据此成功地试制出用于通信的光纤。1973年我国开始研究光纤通信，1978年我国自行研制出通信光缆。近年来光纤通信技术发展迅速，已广泛应用到计算机行业、广播电视行业、电力行业、军事行业等领域中。
二、光纤通信的原理
光纤通信的原理是以光为信息的载体，实现信息的传递。光纤通信是以光导为传输媒介的有线光通信，其构成主要包括纤芯、包层、涂层，其原理就是利用纤芯内的全反射衍射，从而实现远距离的反射信号发射接收，实现了信号以光媒介为载体的传输，也就是光信号的传输。当前光纤通信技术主要包括光纤接入技术、光纤传感技术及波分复用技术。光纤接入技术能够满足数据处理和多媒体图像对传输带宽的需求，提供多种窄带业务。光纤传感技术通过传感器完成信息传输。波分复用技术在不同的信道通过光波进行信息传输。
三、光纤通信技术的特点
1.抗电磁干扰能力强。光纤的原材料是由石英制成的一种绝缘体材料，绝缘性好、不易被腐蚀。光波导既不受人为释放的电磁干扰，也不受电离层的变化和自然界的雷电干扰及太阳黑子活动的干扰，还可用其与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆，这对于强电领域的通信系统特别有利。
2.频带宽、通信容量大。目前，单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到10Gbps。光纤的通信容量可以达到微波通信容量的几十倍甚至更高，且光纤的带宽却要比电缆或者铜线大许多。单波长光纤的通信传输系统中发挥不出带宽的优势，现在密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量，光纤通信技术具有频带宽、通信容量大的特点。
3.保密性好。传统的电波传输的过程中，电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰，容易被窃听，保密性差。而光纤传输过程中不会出现串扰情况，也不会由于光信号的泄露而丢失信息，更不会被窃听，保密性好。
4.损耗低、成本小。作为当前主流的信息传递媒介，光纤通信技术有着损耗低及施工成本低的高性价比优势。光纤的构成主要为石英，与其他传输介质相比，石英有着损耗低的优势，如果以后再发展成极低的非石英损耗传输介质，还可以再降低损耗。
四、光纤通信技术在多领域中的应用
1.光纤通信技术在广播电视网中的应用。光纤通信技术凭借本身优势，已逐渐成为当前广播电视网中的主流信息媒介传输方式。在广播电视领域现阶段，光纤通信技术已形成了以光纤网络单元模块为基础构成的网络新型建设，在电视台节目数字化不断进展的今天，这样的网络新型建设有助于向电视台提供更高质量的电视信号传输质量，为高质量的电视音频制作提供技术支持。
2.光纤通信技术在电信通信网络的应用。伴随着移动信息的扩展，电信信息传递业务发展迅猛，各大专业电信信息网络运营商积极应用光纤通信容量大的特点，以北京市为中心、朝向四面八方做出了通信光纤网的全国覆盖，本世纪初我国的“八纵八横”光纤通信网已基本建成，在光纤通信技术的支持下，以光发射机、光接收机、光中继器、光纤连接器以及镇合器的无源器件组成的光纤通信系统通过将电信通信行业中的客户信号以光为载体在光纤通信系统中的光发射器中发射，再传送到最终端的光接收器，转化为信号，这一过程极大程度的缩短了相应的声音信号的传播时间。
