引言

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的快速發(fā)展，各種由人為因素、自然因素導(dǎo)致的建筑工程、地質(zhì)災(zāi)害、電力電纜、石油管道等事故頻頻發(fā)生，不僅對造成了大量經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失，也對人民群眾的安全造成了很大影響。社會對于大型建筑健康狀態(tài)監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、電力電纜狀態(tài)監(jiān)測、管道監(jiān)測技術(shù)越來越重視，要求越來越高。傳統(tǒng)的點(diǎn)式人工監(jiān)測方式已經(jīng)明顯捉襟見肘，無法滿足監(jiān)測及預(yù)警工作中越來越高的應(yīng)變精度需求以及空間分辨率需求。分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)是一種新型的應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)，不僅彌補(bǔ)了點(diǎn)式人工監(jiān)測方式在應(yīng)變精度和空間分辨率方面的不足，而且在工程應(yīng)用中便于施工并大量減少維護(hù)和施工成本。

近年來，分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)得到快速發(fā)展，并且逐漸從實驗研究走向?qū)嶋H應(yīng)用，目前已成功應(yīng)用于土木工程、安全防護(hù)、軍事、交通等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的點(diǎn)式應(yīng)變傳感器相比，分布式光纖應(yīng)變傳感器具備以下優(yōu)勢：

1）分布式：分布式光纖傳感技術(shù)可以測出光纖沿線上任意一點(diǎn)的應(yīng)變信息，將光纖縱橫交錯鋪設(shè)成網(wǎng)狀即可構(gòu)成具備一定規(guī)模的監(jiān)測網(wǎng)，實現(xiàn)對監(jiān)測對象的全方位監(jiān)測，克服傳統(tǒng)點(diǎn)式監(jiān)測漏檢的弊端，提高監(jiān)測成功率；

2）長距離：現(xiàn)代的大型或超大型結(jié)構(gòu)通常為數(shù)千米到數(shù)十千米（如地鐵），要通過傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)實現(xiàn)全方位的監(jiān)測是相當(dāng)困難的，而分布式光纖應(yīng)變傳感儀器以光纖作為傳感體和傳輸體，通過鋪設(shè)光纖就可以較容易的實現(xiàn)幾千米到幾十千米的長距離監(jiān)測；

3）耐久性：傳統(tǒng)的應(yīng)變監(jiān)測一般采用應(yīng)變片監(jiān)測技術(shù)，應(yīng)變片易受潮濕失效,不能適應(yīng)一些大型工程長期監(jiān)測的需要。光纖的主要材料是石英玻璃，與金屬傳感器相比具有更大的耐久性，而且光纖本身也具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、耗能少等優(yōu)勢；

4）抗干擾：光纖是非金屬、絕緣材料，避免了電磁、雷電等干擾，況且電磁干擾噪聲的頻率與光頻相比很低，對光波無干擾。此外，光波易于屏蔽，外界光的干擾也很難進(jìn)入光纖。

分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)根據(jù)探測光輸出方式、信號光檢測方法以及探測原理的不同分門別類形成了各種基于分布式光纖傳感的應(yīng)變探測技術(shù)，在應(yīng)變測量精度、測量距離、空間分辨率以及數(shù)據(jù)刷新速度等方面各具優(yōu)勢。近年來，分布式光纖應(yīng)變傳感器已經(jīng)成功的應(yīng)用于橋梁、大壩、隧道、高層建筑等土木工程的健康狀態(tài)監(jiān)測、施工狀態(tài)監(jiān)測；泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、維護(hù)狀態(tài)監(jiān)測；輸油管道、天然氣管道的形變、泄漏監(jiān)測；電力電纜、電力高塔的覆冰、變形監(jiān)測等應(yīng)用，潛力巨大，因此分布式光纖應(yīng)變傳感器的相應(yīng)技術(shù)以及應(yīng)用越來越受到國內(nèi)外專家學(xué)者的重視。

 1 分布式光纖應(yīng)變傳感技術(shù)原理及發(fā)展現(xiàn)狀