分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的有效運用

【摘要】結(jié)合分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的背景，特點、種類等方面，對分布式光纖檢測技術(shù)的有效運用做一個簡單的概述，并對其在實際運用過程中顯現(xiàn)出來的特點進行分析總結(jié)?！娟P(guān)鍵詞】渦軸發(fā)動機；耗油率；軸功率；清洗分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的研究背景和應(yīng)用特點光纖技術(shù)于二十世紀(jì)七十年代被發(fā)現(xiàn)，因其具有靈敏度高、安全性高以及使用壽命較長的特點，在通信技術(shù)方面有了一定的運用。隨著科研技術(shù)的進一步發(fā)展，光纖的應(yīng)用變得十分廣泛，現(xiàn)代通信幾乎全部采用光纖技術(shù)，另外在醫(yī)療、采礦和石油工業(yè)等方面也因為有了光纖的加入節(jié)省了很大的人力、財力和物力。隨著人們安全意識的提高，特別是在工業(yè)上，傳統(tǒng)的監(jiān)測方法已經(jīng)不能滿足人們對監(jiān)測技術(shù)提出的新要求。為改進傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，在其基礎(chǔ)上考慮加入光纖傳感技術(shù)，構(gòu)成光纖傳感監(jiān)測技術(shù)用來監(jiān)測重要的結(jié)構(gòu)件的受載情況，并對其內(nèi)部的溫度，壓力進行監(jiān)測，及時的發(fā)現(xiàn)重要結(jié)構(gòu)件內(nèi)部的損傷，提早的進行預(yù)防，及時的進行檢修和維護，以免發(fā)生重大的安全事故。作為一種新型的監(jiān)測方法，光纖監(jiān)測技術(shù)以其靈敏度高、耐腐燭、抗干擾能力強等優(yōu)點正越來越多地受到人們的重視，現(xiàn)在，一些工業(yè)技術(shù)發(fā)達的國家，例如美國、日本等已經(jīng)將光纖傳感技術(shù)用于監(jiān)控工業(yè)中，而對國內(nèi)的監(jiān)測技術(shù)而言，光纖監(jiān)測技術(shù)在土木工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的成就。光纖監(jiān)測技術(shù)的迅猛發(fā)展與其獨特的優(yōu)點分不開，首先，光纖監(jiān)測技術(shù)是以光纖作為傳播媒介、以光信號作為載體，具有很高的靈敏度和監(jiān)測精度，同時具有很強的抗干擾能力，具有很高的安全性能，其次，光纖纖心的材料為SO2因此光纖傳感器耐腐蝕、使用壽命長，最后，光纖質(zhì)輕柔軟，制作出來的光纖傳感器的體積小并且重量輕，這樣方便安裝同時在安裝后對其他結(jié)構(gòu)部件的性能影響小。作為近幾年來的研究熱點，分布式光纖監(jiān)測技術(shù)除了具備有普通光纖技本身所具有的優(yōu)良性能外還體現(xiàn)出了兩個較為獨特的優(yōu)良性能，其中之一便是在光纖上的任何地方設(shè)置的監(jiān)測點都可以較為精確的測出需要的數(shù)據(jù)，獲取的信息量大并且能得到較為直觀的成果。另外一個則是光纖作為傳輸媒介的同時又作為傳感器，精簡結(jié)構(gòu)的同時，也為施工和維護檢修提供了很大的方便。分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的運用2.1分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)及其技術(shù)運用分類分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)其實就是分布調(diào)制的光纖傳感系統(tǒng)。所謂分布調(diào)制，就是沿光纖傳輸路徑上的外界信號以一定的方式對光纖中的光波進行不斷調(diào)制（傳感），在光纖中形成調(diào)制信息譜帶，并通過獨特的檢測技術(shù)，介調(diào)調(diào)制信號譜帶，從而獲得外界場信號的大小及空間分布，因此，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)通常由激光光源、傳感光纖（纜）和檢測單元組成，是一種自動化的監(jiān)測系統(tǒng)［1］。（1）在滲流定位監(jiān)測方面的運用，如布置在某水電站面板周圍的滲流監(jiān)測系統(tǒng)，在水庫蓄水期間，有幾處滲漏點被及時的監(jiān)測到，通過采取一定的措施維護了電站的安全。（2）在位移和隨機裂縫監(jiān)測方面的運用，如隔河巖水電站水庫在覃家田滑坡中的螺旋型位移監(jiān)測系統(tǒng)、湖北古洞口面板堆石壩面板上的隨機裂縫自診斷系統(tǒng)，但這2個監(jiān)測系統(tǒng)由于其單模光纖抗拉強度不夠高（當(dāng)裂縫大于2mm時光纖易被拉斷），故能測量的隨機裂縫的縫寬不夠大，因此對隨機裂縫的監(jiān)測生命期尚不長［2］。（3）在裂縫監(jiān)測方面的運用，如古洞口面板堆石壩周邊縫及面板間縫的準(zhǔn)分布式光纖測縫計監(jiān)測系統(tǒng)，對光纖測縫計埋設(shè)處縫寬變化的監(jiān)測獲得了較好效果［2］。（4）在溫度監(jiān)測方面的運用，如設(shè)置于廣東長調(diào)水電站和位于新疆石門子碾壓混凝土拱壩內(nèi)以及三峽大壩內(nèi)的分布式測溫系統(tǒng)，由于合理的進行了測點的布置，最后獲得了很大的監(jiān)測信息，起到了良好的監(jiān)測作用，將監(jiān)測場內(nèi)的溫度場的分布情況較為全面的反映了出來［3］。2.2分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的實際運用分析地質(zhì)災(zāi)害在我國發(fā)生的頻率相對來說是比較高的，特別是在西南地區(qū)，如果采用傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)，如果地質(zhì)災(zāi)害突然，那么監(jiān)測系統(tǒng)也會受到地質(zhì)災(zāi)害的影響從而造成損害，因而不能及時對現(xiàn)場的情況作出比較具體的分析，耽誤救援的同時也會造成人力物力的浪費和損失。因此將分布式光纖監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于對地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地段的監(jiān)測中，可以隨時監(jiān)控它們內(nèi)部溫度，應(yīng)力應(yīng)變的變化情況，從而及時的發(fā)現(xiàn)危險情況，在面對突發(fā)災(zāi)害時，光纖監(jiān)測的優(yōu)點就能體現(xiàn)出來了。我國西南部因其較為特殊的地理環(huán)境，在多雨的季節(jié)易頻繁的發(fā)生滑坡災(zāi)害，對人們的生活造成了很大困擾，甚至危及到了人們的生命安全。而每年因滑坡造成的經(jīng)濟損失高達數(shù)百億。因此，及時的發(fā)現(xiàn)滑坡并采取措施對滑坡進行防治變得十分的重要。所以，本文具體討論光纖監(jiān)測技術(shù)在應(yīng)對山體滑坡中的運用。對滑坡進行分布式光纖監(jiān)測，在易發(fā)生滑坡的坡體內(nèi)部埋入光纖形成一個較為完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對坡體的變形進行監(jiān)測，形成一個較為全面的分布式光纖監(jiān)測災(zāi)害控制系統(tǒng)。以三峽庫區(qū)馬家溝為例，在前期準(zhǔn)備工作中，針對該工程所處的地理位置及周圍的環(huán)境特點進行詳細的記錄和分析，在實施該工程的時候，沿著坡體走向采用直埋和定點相結(jié)合的方式在其內(nèi)部埋入可以感測坡體變形和溫度的光纖，沿垂直于坡體走向的方向，上升一定的高度便設(shè)置一個監(jiān)測孔。通過對坡體進行一段時間的監(jiān)測，對監(jiān)測統(tǒng)計到的數(shù)據(jù)進行分析得到以下結(jié)論：坡體表面變形的異常位置都可以通過各類應(yīng)變傳感光纖進行有效的識別和定位。這也體現(xiàn)出來了分布式光纖技術(shù)在監(jiān)測坡體滑坡方面的有效運用另外，隨著社會的快速發(fā)展，各行各業(yè)的發(fā)展都加快了速度，特別是建筑行業(yè)，又因為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐用，極大的滿足建筑行業(yè)對結(jié)構(gòu)件本身的要求，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的在近些年來被廣泛的利用。然而，鋼筋混凝土也會到到外界干擾而不能充分體現(xiàn)出其優(yōu)點，除去人為因素造成的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞外，鋼筋混凝土因其結(jié)構(gòu)化學(xué)性能的影響，其中的鋼筋會發(fā)生銹蝕現(xiàn)象，一旦鋼筋混發(fā)生了銹蝕現(xiàn)象，其本身具有的優(yōu)秀性能不僅體現(xiàn)不出來，甚至還會加快其結(jié)構(gòu)的斷裂。因此，銹蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生會對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成巨大的危害。然而，通過對鋼筋緩凝圖機構(gòu)進行一系列的研究后發(fā)現(xiàn)，銹蝕現(xiàn)象剛發(fā)生時是很難被觀察到的，而觀察到有銹蝕現(xiàn)象發(fā)生時，已經(jīng)過了對鋼筋混凝土進行維修的最佳時期了，此時不僅修復(fù)難度加大，而且產(chǎn)生的維修費用也是極高的。很多工程案例中都因為銹蝕現(xiàn)象沒有被及時的發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致總體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，造成巨大的經(jīng)濟損失甚至?xí)l(fā)生人員的傷亡。所以，為了較早的發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土發(fā)生的銹蝕問題，對鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼筋進行有效的監(jiān)測時很有必要的。因此，采用分布式光纖監(jiān)測技術(shù)，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外圍纏繞上光纖，形成一個完整的監(jiān)測系統(tǒng)，在鋼筋發(fā)生銹蝕現(xiàn)象時，會因為內(nèi)部產(chǎn)生的銹脹力使得整體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，從而使得纏繞在結(jié)構(gòu)上的光纖也發(fā)生形變，由于光纖的靈敏度極高，即使在銹蝕發(fā)生初期發(fā)生的極小的形變也能通過光纖傳感器被發(fā)現(xiàn)。從而可以達到對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行