分解和显示了阵列和柔软结构的变形。同时这个系统是基于Micron Optics的FBG解调系统的。
1.用自己的软件,数据采集和数据处理算法集成了Micron Optics的FBG-SLI系统 2.开发了将FBG传感器埋入聚合物软管和多芯线缆的制造生产过程 3.开发了应变到形貌的算法,实现通过分布式应变测量得出柔软结构的形貌。
4、石化工业中的应用
工厂的电磁环境和周围空气中带有的诸如重金属、化合物、燃化油蒸汽等物质,不利于常规电式传感器和仪器的工作。由于独特的电绝缘性赋予光纤传感器的抗电磁干扰能力(EMI),和在易燃易爆场合的本征安全性,以及快速响应和对腐蚀液体的抗拒性,光纤传感器适用于工厂的工作环境。尤其在属于易燃易爆领域的石化工业,光纤光栅传感器因其本质安全性非常适合在石油化工领域中的应用。
由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀等优点,因此,可以替代传统的电传感器广泛应用在海洋石油平台上及油田、煤田中探测储量和地层情况。内置于细钢管中的光纤光栅传感器可用作海上钻探平台的管道或管子温度及延展测量的光缆。采用FBG传感系统可以对长距离油气管道实行分布式实时的在线监测。Sp irin等人设计了一种用于漏油监测的FBG传感器。他们将FBG封装在聚合物丁基合成橡胶中,这种聚合物具有良好的遇油膨胀特性,当管道或储油罐漏油后,传感器被石油浸泡,聚合物膨胀拉伸光纤光栅,使光栅中心波长漂移,通过监测这个漂移达到报警目的。在室温下,该系统在20min内波长漂移量大于2 nm,大大超过了环镜温度变化可能引入的波长漂移(0.5nm)。
除此之外,还有一种利用温度变化监测管道泄漏的方法。 管道泄露监测原理图:
超远距离管道监测方案简图:
施工现场图:
5、电力工业中的应用
电力工业中的设备大多处在强电磁场中,一般电器类传感器无法使用。高压开关的在线监测,高压变压器绕组、发电机定子等地方的温度和位移等参数的实时检测都要求绝缘性能好,体积小。光纤光栅具有的抗电磁干扰和它的安全性能恰恰能满足在这种环境条件下使用。
在强电磁环境中,关键基础用电设备的安全运行是企业生产的必要保障,也是整个国民经济正常运转的基本保证。电气设备产生故障的大部分原因是设备过热引起的,主要可以分为外部热故障和内部热故障。电气设备的外部热故障主要指裸露接头由于压接不良等原因,在大电流作用下,接头温度升高,接触点氧化引起接触电阻增大,恶性循环造成隐患。此类故障占外部热故障的90%以上。统计近几年来检测到的外部热故障的几千个数据,可以发现线夹和刀闸触头的热故障占整个外部热故障的77%,它们的平均温升约在30度左右,其它外部接头的平均温升在20-25度之间。
根据对电力事故分析,电缆故障引起的火灾导致大面积电缆烧损,造成被迫停机,短时间内无法恢复生产,造成重大经济损失。通过事故的分析,引起电缆沟内火灾发生的直接原因是电缆中间头制作质量不良、压接头不紧、接触电阻过大,长期运行所造成的电缆头过热烧穿绝缘,最后导致电缆沟内火灾的发生。
从电缆头或变电设备的过热到事故的发生,其发展速度比较缓慢、时间较长,通过电缆/设备温度在线监测系统完全可以防止、杜绝此类事故的发生。
温度监测的主要目标设备:
在电力工业中,电流转换器可把电流变化转化为电压变化,电压变化可使压电陶瓷(PZT)产生形变,而利用贴于PZT上的光纤光栅的波长漂移,很容易得知其形变,进而测知电流强度。这是一种较为廉价的方法,并且不需要复杂的电隔离。另外,由大雪等对电线施加的过量的压力可能会引发危险事件,因此在线检测电线压力非常重要,特别是对于那些不易检测到的山区电线。光纤光栅传感器可测电线的载重量,其原理为把载重量的变化转化为紧贴电线的金属板所受应力的变化,这一应力变化即可被粘于金属板上的光纤光栅传感器探测到。这是利用光纤光栅传感器实现远距离恶劣环境下测量的实例,在这种情况下,相邻光栅的间距较大,故不需快速调制和解调。
6、核工业中的应用
核工业是个高辐射的地方,核泄漏对人类是一个极大的威胁, 贝尔格利核电站泄漏的影响至今还没有消除,因此对于核电站的安全检测是非常重要的。由于核装置的老化,需要更多的维护和修理,最终必须被拆除,所有这些都不能在设计时预见,因此需要更多的传感器以便遥控设备,处理不确定情况。同时核废料的管理也变得越来越重要,需要有监测网络来监视核废料站的状况,对监视网络长期稳定的要求也是前所未有的。
比利时核研究中心对光纤光栅传感器用于核工业的可行性进行了研究,他们实验测量了各种商用光纤光栅对C辐射的敏感性。他们的研究结果是:光纤光栅的温度敏感系数在3 % 的精度内不受C辐射影响;布喇格反射波的幅度和宽度在C辐射下没有变化;布喇格波长在C辐射下变化不大于25 pm ,并且C辐射剂量达到0.1M Gy 时,波长变化饱和。他们认为: 光纤光栅温度传感器可能在C辐射水

