《光纖分散式二維應力感測系統研究》是依託山東大學，由賈磊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光纖分散式二維應力感測系統研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賈磊
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
基於海底電纜分散式安全監測的亟需以及分散式光纖感測技術的獨特優勢，特別是布里淵散射光對溫度和應變同時敏感的特點，對單端普通單模光纖分散式感測系統進行了研究。系統採用獨特方法解決目前基於布里淵散射的光纖分散式溫度應變感測技術存在的弱信號檢測，溫度應變解耦，二維應力檢測問題。利用光纖中聲子不同偏振速度對不同方向力敏感的特性，提出在分散式光纖感測技術中進行二維應力的檢測。採用同源外差干涉方法來解調後向散射光信號，從而提高檢測精度；採用電方法分辨布里淵信號的頻移和強度變化，實現溫度和應變的同時測量，並避免了複雜的光路系統及因光器件易受環境溫度影響帶來的干擾；通過建立電纜組成構件之間的力學傳遞模型實現海底電纜受力位置大小方向的辨識。將海底光纖複合電纜中的單模光纖作為檢測對象，利用單端分散式系統實現對海底電纜電流變化或漏電以及電線受力狀態的線上、分散式、實時安全監測，具有重大意義。
結題摘要
本項目基於分散式光纖布里淵散射光對溫度和應變同時敏感的特點對單端普通單模光纖分散式二維應力感測系統進行了研究。首先，針對高頻微弱布里淵散射光信號，研究並採用了同源外差干涉方法避免了一般干涉對兩束光強度相近的要求，簡化了測試系統，實現了光纖中後向散射信號的解調並提出了單端光輸入的情況下布里淵散射信號增強方法，為後期信號處理奠定了堅實的基礎；其次，為消除光源不穩或光路擾動等外界因素影響及降低系統集成成本，採用了電方法來分辨布里淵散射信號的頻移和強度變化，進而實現了溫度和應變信號的解耦；再次，為實現感測光纖所受橫向力和縱向力作用的辨識，建立了光纖所受橫/縱應力於布里淵散射橫/縱分支頻移之間的數學模型，實現了布里淵散射的分散式二維應力檢測；最終，建立海底電纜與感測光纖之間的相對位置及應變關係的計算模型，並由分散式二維應力檢測數據建立海底電纜的雙閾值故障診斷模型。 基於上述研究內容，採用改進小波變化進行了布里淵信源信號的處理，實現了信源信息的標定並基於此開發了高性能的光纖分散式二維應力感測軟體系統，可實時生成報表，保存歷史記錄，且具備了自動診斷、評估預測、閾值報警等功能，並對此光纖分散式二維應力感測系統進行了實驗室及工程級標定試驗，為實現該感測系統工程實用奠定了基礎。進一步，在本項目研究內容的基礎上，對如何使用點式檢測元件光纖光柵實現精確的溫度/應變測量及損傷位置定標進行了相關拓展研究。研究結果表明本項目研究內容可有效的提高了光纖光柵在較高溫度及多維應變測量方面的檢測精度,實現複合材料結構及鋁合金板結構損傷定位及識別，推動了光纖檢測技術的進一步發展。
