自1989年Morye首次提到将光纤光栅用作传感以来,光纤光栅传感器(FBGS)受到了世界范围内的广泛重视,并且已经取得了持续和快速的发展"据我们不完全统计,国外FBGS已经在大型结构工程(如桥梁!大坝!隧道!高层建筑!矿井巷道!运动场馆!岩土工程等)!电力!航空航天!船舶!生物医学!核工业!石化!水利!石油勘探以及军事武器装备等领域获得了应用"FBGS是一种数字式光纤传感器,它是波长调制的传感器,不受光强变化等参数的影响,在恶劣的工程环境中,具有几个显著的优点:
()l更好地抵抗电磁干扰,包括雷电,以及用于恶劣环境的潜在能力,如核电厂;
(2)小得多的尺寸(典型直径为125林Ilr)这是埋入复合材料中而不影响结构特性的理想尺寸),是用于航空航天飞行器的一大优势;
(3)更抗腐蚀,如用于桥梁!大坝等开放结构中;
(4)能沿着单根光纤复用大量的传感器进行应变测绘,不象电子应变仪需要大量的导线;
(5)高温能力(典型约为300e);
(6)长寿命,可能维持到结构的工作寿命(即大于25年),预先加速老化试验表明FBGS经适当地曝光和退火能可靠地工作超过25年而不退化"。
这些特性使得FBGS非常具有吸引力,用于施工质量控制!建筑物的健康监视以及大型复合材料和混凝土结构的撞击监视"自FBGS于1990年首次埋入环氧纤维复合材料中,以及1992年首次埋入混凝土梁中以来,国外己在桥梁!大坝!公路!铁路!管道!大型建筑!矿井!船舶!汽车!航空航天!石化!电力!核工程!海洋工程!岩土工程等得到应用。
电力工业中的设备大都处在强电磁场中,一般电类传感器无法使用"在很多情况下,待测量处在高压环境中,如高压开关的在线监测,高压变压器绕组!发电机定子等地方的温度和位移等参数的实时测量等"这些地方的测量需要传感器具有很好的绝缘性能!体积要小!而且是无源器件,FBGS是进行这些测量的最佳选择"有一些电力设备经常位于难以到达的地方,如荒山野岭!沙漠荒原中的传输电缆和中继变电站,使用分布式光纤光栅传感系统的遥测能力可以极大地减少设备维护费用"因此FBGS在电力工业中的应用前景很好"Hamllino等人演示了用FBGS测量高压变压器的绕组温度,长期监测的测量精度己达到士3e"德国西门子公司正在将FBGS用于气冷涡轮发电机定子温度测量和发电机中对大电流进行了测量"FBGS还可用于高压传输电缆上积雪和以外重物的存在,防止断缆事故,如日本在北海道的高压输变线路就安装了FBGS系统"另外,对高度达100米以上的风力涡轮发电机叶片也可进行实时监测等。
石油化学工业属于易燃易爆的领域,电类传感仪器用于诸如油气罐!油气井!油气管等地方的测量存在不安全的因素"FBGS因以光信号进入被测现场,具有本质安全性非常适合在石油化工领域里应用"挪威的opt叩lna正在开发用于永久井下测量的光纤光栅温度和压力传感器"美国的CIDAR和英国的SmartFibreSLdt都在将光纤光栅传感技术用于海洋石油平台的结构监测"FBGS还可以进行输油管和储油罐的泄漏检测,避免和消除石油碳氢化合物造成严重的环境污染甚至是灾难性后果"Spirin等人研制了一种碳氢化合物检测的FBGS,进行石油泄漏检测"美国MDcermottTechnology工nc.正在开发用于高压管道应变和弯曲监测的FBGS。
核工业是个高辐射的环境,核泄漏对人类的威胁极大,切尔诺贝利核电站泄漏的影响至今还没有消除,因此对于核电站的安全检测是非常重要的"由于核装置的老化,需要更多的传感器以便遥控设备,处理不确定情况"核废料的管理也变得越来越重要,需要有监测网络来监视核废料站的状况,对监视网络长期稳定的要求也是前所未有的"许多国家和机构进行了这方面的研究,如:比利时核研究中心对FBGS用于核工业的可行性进行了研究"日本核能研究院1999年4月一2000年3月的年度报告中提到,他们正在通过辐射环境测试确保光纤光栅用于核电厂设备和管道的传感,并能在几乎整个反应堆寿命期间忍耐核辐射"1996年初,由英国BICCCbaelLdt牵头的一个联盟开展了一个为期三年的Briet计划,旨在开发一种具有完善温度补偿的分布式静态监测系统,此系统能复用多个光纤光栅应变传感器对在增压水反应零核电站中高温部件(~550e)进行实时寿命预测"德国也在研究用FBGS监测地下核废料堆中的应变和温度。
手机:13852470271 电话:0516-85107999
邮件:mchh999@126.com