1.光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)
光纖傳感技術(shù)是本世紀(jì)八十年代伴隨著光導(dǎo)纖維及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一種以光為載體，光纖為媒介，感知和傳輸外界信號(hào)的新型傳感技術(shù)。光纖傳感，包含對(duì)外界信號(hào)的感知和傳輸兩種功能。所謂感知，是指外界信號(hào)按照其變化規(guī)律使光纖中傳輸?shù)墓獠ǖ奈锢硖卣鲄⒘?，如?qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位和偏振態(tài)等發(fā)生變化，測(cè)量光參量的變化即“感知”外界信號(hào)的變化。這種“感知”實(shí)質(zhì)上是外界信號(hào)對(duì)光纖中傳播的光波實(shí)施調(diào)制。所謂傳輸，是指光纖將受外界信號(hào)調(diào)制的光波傳輸?shù)焦馓綔y(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，將外界信號(hào)從光波中提取出來(lái)并按需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，也就是解調(diào)。因此，光纖傳感技術(shù)包括調(diào)制與解調(diào)兩方面的技術(shù)，即外界信號(hào)如何調(diào)制光纖中的光波參量的調(diào)制技術(shù)（或加載技術(shù)）及如何從已被調(diào)制的光波中提取外界信號(hào)的解調(diào)技術(shù)。
與普通的機(jī)械、電子類傳感器相比，光纖傳感器具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：
?。?）敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大。這是光纖傳感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一。應(yīng)用邁克爾遜干涉儀和法布里——珀羅干涉光譜儀能夠解調(diào)出非常微弱的物理量變化（如分辨率應(yīng)變?yōu)?？ε，溫度變化0.1℃）；
?。?）抗電磁干擾。一般電磁輻射頻率比光波頻率低許多，所以在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)，不受電磁場(chǎng)干擾的影響；
（3）電絕緣性好。光纖本事是電絕緣的介質(zhì)組成，且其敏感元件也多是由電絕緣材料做成；
?。?）耐腐蝕，化學(xué)性能穩(wěn)定。制作光纖的材料——石英具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，能在較惡劣的環(huán)境中使用；
?。?）安全性能好。光纖傳感器是無(wú)電源驅(qū)動(dòng)的調(diào)制器，具有本質(zhì)安全的特點(diǎn)，尤其適宜于在易燃易爆的油、氣、化工生產(chǎn)環(huán)境中使用；
?。?）幾何形狀可塑，適應(yīng)性強(qiáng)；
?。?）傳輸損耗小，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離檢測(cè)；
?。?）測(cè)量范圍廣，可測(cè)量溫度、壓強(qiáng)、應(yīng)力、應(yīng)變、流速、流量、電流、電壓、液位、氣體成分、多相流流動(dòng)剖面等物理量。
2.光纖傳感器的分類
外界信號(hào)對(duì)傳感光纖中光波參量進(jìn)行調(diào)制的部位稱為調(diào)制區(qū)。根據(jù)調(diào)制區(qū)與光纖的關(guān)系，可將調(diào)制分為兩大類。一類為功能型調(diào)制，調(diào)制區(qū)位于光纖內(nèi)，外界信號(hào)通過(guò)直接改變光纖的某些傳輸特征參量對(duì)光波實(shí)施調(diào)制。這類光纖傳感器稱為功能型（FuntionalFiber，簡(jiǎn)稱FF型）或本征型光纖傳感器，也稱內(nèi)調(diào)制型傳感器，光纖同具“傳”和“感”兩種功能。與光源耦合的發(fā)射光纖同與光探測(cè)器耦合的接收光纖為一根連續(xù)光纖，稱為傳感光纖，故功能型光纖傳感器亦稱全光纖型或傳感型光纖傳感器。另一類為非功能型調(diào)制，調(diào)制區(qū)在光纖之外，外界信號(hào)通過(guò)外加調(diào)制裝置對(duì)進(jìn)入光纖中的光波實(shí)施調(diào)制，這類光纖傳感器稱為非功能型（NonFunctionalFiber，簡(jiǎn)稱NFF型）或非本征型光纖傳感器，發(fā)射光纖與接收光纖僅起傳輸光波的作用，稱為傳光光纖，不具有連續(xù)性。
根據(jù)被外界信號(hào)調(diào)制的光波的物理特征參量的變化情況，可將光纖傳感器分為強(qiáng)度調(diào)制型、相位調(diào)制（干涉）型、偏振調(diào)制型和波長(zhǎng)調(diào)制型四個(gè)主要類型。
3.光纖傳感技術(shù)在邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
邊坡表層巖土體由于降雨、地震、人類工程活動(dòng)、軟弱結(jié)構(gòu)面或其他因素的影響，會(huì)發(fā)生各種形式的滑塌，且滑塌發(fā)生的位置通常難以確定。分布式光纖傳感技術(shù)由于測(cè)量距離長(zhǎng)、覆蓋范圍大，在邊坡變形監(jiān)測(cè)方面正逐步得到應(yīng)用。在邊坡表面間隔一定距離將光纖固定在邊坡土體表面以下一定深度位置，或直接附著在巖體表面，使其跟巖土體的變形協(xié)調(diào)一致。并將通過(guò)各固定節(jié)點(diǎn)的傳感光纖相互連接構(gòu)成監(jiān)測(cè)網(wǎng)，用以監(jiān)測(cè)邊坡表層巖土體的變形。傳感光纖的溫度補(bǔ)償可以采用布設(shè)放置在PU管內(nèi)的自由光纖，使其不受土體變形的影響，用于消除溫度對(duì)長(zhǎng)期應(yīng)變監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。當(dāng)表層巖土體發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)傳感光纖一起發(fā)生滑動(dòng)，傳感光纖受拉伸產(chǎn)生軸向應(yīng)變，通過(guò)BOTDR對(duì)光纖應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量和應(yīng)變異常的定位，確定邊坡發(fā)生滑動(dòng)變形的區(qū)域。
參考文獻(xiàn)：
[1]李愛(ài)國(guó)，岳中琦，譚國(guó)煥，等.香港某邊坡綜合自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003，22（5）：790–796.
[2]丁勇，施斌，崔何亮，等.光纖傳感網(wǎng)絡(luò)在邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2005，27（3）：338–342.
[3]隋海波，施斌，張丹，等.邊坡工程分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27（S2）：3725～3731.
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