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分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)及應(yīng)用


  來源: 中電儀器-中電科40、41所 時間:2016-05-06 作者:袁明 閆寶東 閆繼送
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目前,利用分布式光纖應(yīng)變傳感器對電纜進行監(jiān)測的研究還在逐漸深入當(dāng)中,隨著研究的不斷深入,分布式光纖應(yīng)變傳感器將在智能電網(wǎng)中發(fā)揮越來越大的作用,既可實現(xiàn)電纜纜的智能化監(jiān)測,也可以挖掘光纖利用率,便于調(diào)度與運行人員實時掌握其運行情況,為電纜的調(diào)控、維護、保障提供科學(xué)的依據(jù),提高電纜的可靠性。

4、在石油領(lǐng)域的應(yīng)用

長距離、分布式、本質(zhì)安全的優(yōu)點令分布式光纖應(yīng)變傳感器在石油領(lǐng)域中也有著很大的應(yīng)用潛力,國外很多學(xué)者也對分布式光纖應(yīng)變傳感器在石油領(lǐng)域的研究投入了很多的精力,國內(nèi)一些專家也開始進行在該領(lǐng)域的應(yīng)用研究,但總體來說,分布式光纖應(yīng)變傳感器在石油領(lǐng)域的應(yīng)用研究尚處于起步階段,雖然已經(jīng)有一些工程應(yīng)用研究出現(xiàn),但距離大規(guī)模推廣還存在一定距離。

2009年,魏源利用BOTDR技術(shù)搭建了套管應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)。

2010年,殷鳳磊結(jié)合大慶油田非油層段和油層段的套管損壞形式,搭建了一套基于BOTDR技術(shù)的光纖傳感套損監(jiān)測系統(tǒng)。周智等人針對輸油管道在凍脹融沉作用下易發(fā)生大變形的情況,提出采用BOTDA對輸油管道進行長期監(jiān)測的方案。

2011年,李德橋等人應(yīng)用溫度補償?shù)腂OTDA傳感技術(shù)對管道變形開展實驗研究。

2012年,賈振安與王虎等人,提出了一種基于BOTDA技術(shù)的油氣管道應(yīng)力監(jiān)測方法。林發(fā)枝等人基于BOTDR技術(shù)開發(fā)了油水井套管外光纖傳感技術(shù)。賈振安等人設(shè)計了一應(yīng)變傳感光纜,利用BOTDA技術(shù)檢測漏油位置。

5、在地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用

我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重、受威脅人口最多的國家之一,地質(zhì)條件復(fù)雜,構(gòu)造活動頻繁,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等災(zāi)害隱患多、分布廣,且隱蔽性、突發(fā)性和破壞性強,防范難度大。與傳統(tǒng)點式傳感技術(shù)相比,分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)具備的長距離、分布式等優(yōu)點更適合用于長距離、大面積的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測,而且還可以更好的克服點式傳感器常出現(xiàn)的漏檢和盲區(qū)問題,如何更好的將分布式光纖應(yīng)變傳感器用于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警,減少地質(zhì)災(zāi)害造成的人民財產(chǎn)損失,已經(jīng)成為許多專家學(xué)者非常重視的課題,尤其是分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)在邊坡預(yù)警監(jiān)測中的工程應(yīng)用研究,倍受學(xué)者們的青睞。

2005年,丁勇等人就提出一種利用BOTDR推算邊坡的表面變形的方案。2008年,李煥強等人利用BOTDR與光纖光柵技術(shù)建立了邊坡實驗?zāi)P?。隋海波等人搭建了基于BOTDR的邊坡分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)。史彥新在巫山殘聯(lián)滑坡上鋪設(shè)監(jiān)測光纖,并利用BOTDR獲得整個滑坡體的應(yīng)變信息。

2009以后,宋震等人驗證了基于BOTDR的錨桿應(yīng)變分布監(jiān)測的可行性。王寶軍等人將光纖傳感器布設(shè)在用于加固邊坡的土工織物中,并利用BOTDR進行了室內(nèi)監(jiān)測實驗。朱鴻鵠等人基于BOTDA及其它技術(shù)建立了邊坡監(jiān)測系統(tǒng)。王寶軍等人利用室內(nèi)小比例尺模型試驗,驗證了BOTDR應(yīng)用于土質(zhì)邊坡變形監(jiān)測的可行性。劉永莉通過對浙江省諸永高速公路紅巖村I號滑坡抗滑樁BOTDR監(jiān)測結(jié)果,證明了通過BOTDR技術(shù)監(jiān)測抗滑樁的深部變形是可行的。

6、在水利領(lǐng)域的應(yīng)用

分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)可用于大壩、河堤、海堤等大型水利工程的健康狀態(tài)監(jiān)測,水利工程利國利民,其重要性不言而喻,但同時也蘊含著潛在的成災(zāi)風(fēng)險,例如垮壩洪水不僅破壞水庫、水電工程本身,還會對下游千百萬人民生命和財產(chǎn)造成慘重災(zāi)難。歷史上垮壩的教訓(xùn)很多,美國Teton土石壩、我國板橋水庫潰決,都是著名的實例。其主要原因之一就是未設(shè)觀測系統(tǒng),或觀測系統(tǒng)不完備,無法及時得到本來可防止這場災(zāi)難的信息。傳統(tǒng)的常規(guī)儀器由于點式測量的原因,難免會出現(xiàn)漏報以及盲區(qū)等情況,而分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)具有長距離、分布式的特點,可以很好的克服點式傳感器的缺陷,因此也受到相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者的關(guān)注。

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