分布式光纤监测技术在供排水领域的应用

分布式光纤传感技术(DOFS)采用光纤做传感介质和传输信号介质，通过测量光纤中特定散射光的信号来反映光纤自身或所处环境的应变、温度或振动的变化，一根光纤可实现成百上千传感点的分布式传感测量(图10-23)。光纤具有尺寸小、重量轻、耐腐蚀、抗辐射抗电磁干扰、方便布设等特点。

图10-23　分布式光纤监测

分布式光纤传感技术从光纤中光的散射原理可分为以下三类：基于瑞利散射的分布式光纤传感技术，基于布里渊散射的分布式光纤传感技术和基于拉曼散射的分布式光纤传感技术。三种散射原理的分布式光纤传感技术对比如表10-2 所示。从光学信号测试方法的不同又可分为两类：光时域反射技术(OTDR)和光频域反射技术(OFDR)。

1.分布式光纤振动/声学传感技术(www.xing528.com)

分布式光纤振动/声学传感技术是利用相干瑞利散射光的相位而非光强来探测音频范围内的声音或振动等信号，不仅可以利用相位幅值大小来提供声音或振动事件强度信息，还利用线性定量测量值实现对声音或振动事件相位和频率信息的获取。该技术可用于管线第三方干扰与破坏监测、管线泄漏监测和PCCP 管线断丝监测等。

表10-2　分布式光纤传感技术比较

2.分布式光纤变形监测技术

布里渊散射原理是光通过光纤时，光子和光纤中因自发热运动而产生的声子会产生非弹性碰撞，发生自布里渊散射(GAWBS)。散射光的频率相对入射光的频率发生变化，这一变化的大小与散射角和光纤的材料特性有关。与布里渊散射光频率相关的光纤材料特性主要受温度和应变的影响。因此，通过测定脉冲光的后向布里渊散射光频移就可实现分布式温度、应变测量。该技术可以用于管线变形监测，如管线沉降监测和管线断面变形监测，同时该技术可以通过管线泄漏介质与周边环境介质温度差异，间接进行管线泄漏监测。