检测新技术BOTDR

1、基坑工程监测新技术基坑工程监测新技术及及应用应用 分布式光纤传感技术分布式光纤传感技术 BOTDRBOTDR为例为例报告人：XXX学 号：XXXXXXCONTENTS内容PART ONE01PART TWO02PART THREE03PART FOUR04基坑监测光纤传感简介BOTDR技术技术应用1 1基坑监测基坑监测的重要性：城市地下空间的快速发展；深基坑工程安全事故频发。坑监测的作用及目的：信息化施工；优化设计；实验研究监测项目：应与基坑工程设计、施工方案相匹配基坑监测：基坑监测是指基坑开挖施工过程中，用科学仪器和手段对支护 结构、周围环境的变形、应力以及地下水位的动态变化等进行 综合观测

2、，以实施信息化施工。2 2光纤传感简介光纤传感技术：利用光纤对某些物理量的敏感性，将外界物理量转换为可以直接测量的信号技术。光纤传感器主要由光源、敏感元件、光探测器、信号处理系统及光纤组成。分布式分布式只能对某一点进行测量，其余光纤作为信号传输介质多点传感测量沿光纤长度连续传感测量光纤按工作方式分类：点式点式准分布式准分布式优点：可在很大的空间范围内连续的进行传感，是其突出优点。传感和传光为同一根光纤，传感部分结构简单，使用方便。与点式传感器相比，单位长度内信息获取本成大大降低，性价比高。 分布式光纤传感系统是根据沿线光波分布参量，同时获取在传感光纤区域内随时间和空间变化的被测量的分布信息，可

3、以实现长距离、大范围的连续、长期传感。分布式光纤传感技术：Mach-Zehnder干涉式传感器Sagnac干涉式传感器相位调制型传感器相位调制型传感器布里渊散射型光纤传感器拉曼散射型光纤传感器散射型传感器散射型传感器典型的分布式 光纤传感器3 3BOTDR技术是入射光与声波或传播的压力波相互作用的结果，这个传播的压力波等效于一个以一定速度移动的密度光栅。因此布里渊散射可以看成是入射光在移动光栅上的散射布里渊散射产生机理：布里渊散射产生机理：cnvvvsB02介质折射率介质折射率入射光频率入射光频率介质中声速介质中声速)21)(1()1(kkEkvs介质的杨氏模量介质的杨氏模量介质密度介质密度泊

4、松比泊松比温度温度应力应力热光效应热光效应弹光效应弹光效应折射率变折射率变化化声速声速变化变化调制介质的调制介质的E E、k k、密度密度布里渊频移变布里渊频移变化化1313布里渊散射光相对于入射光的频移为：1414 频移、光功率随温度、应变的变化：布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升而线性增加：布里渊散射光频移会随着温度和光纤应变的上升而线性增加：fB=fB0+ f TT()+ f () 布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加布里渊散射光功率会随温度的上升而线性增加, ,随应变增加而线性下降：随应变增加而线性下降：PB=PB0+ P TT()+ P ()通过测量布里渊散射光频移和光功

5、率，就可以求得被测点的温度和应变大小。对一定频谱范围连续不断的进行循环扫描，获得各个时对一定频谱范围连续不断的进行循环扫描，获得各个时间段上的光谱，并将时间与位置相对应，即可获得沿光间段上的光谱，并将时间与位置相对应，即可获得沿光纤各位置处的布里渊频谱图，并获得异常的布里渊频移纤各位置处的布里渊频谱图，并获得异常的布里渊频移量和散射光功率。量和散射光功率。1515BOTDR定位原理：1616光纤布置：排桩内力监测维护体系内力监测消除环境温度变化对测点结果的影响！需要激光器的输出稳定、线宽窄，对光源和控制系统的要求很高由于自发布里渊散射相当微弱，检测比较困难，要求信号处理系统具有较高的信噪比;T

6、HREE由于在检测过程中需进行大量的信号加法平均、频率的扫描等处理,因而实现一次完整的测量需较长的时间,实时性不够好。BOTDR缺点ONETWO4 4技术应用太空飞船太空飞船X-38X-38的再入式实验飞行器的再入式实验飞行器（NASANASA图片）图片）传感器布测区域传感器布测区域a.a.分布式温度传分布式温度传感方案感方案b.b.分布式应力传分布式应力传感方案感方案输出信号输出信号沿光纤传输光的背向沿光纤传输光的背向散射分量散射分量光纤温度传感元光纤温度传感元平面平面温度场分布温度场分布输入信号输入信号埋入光纤应力埋入光纤应力传感元传感元输入信号输入信号输出信号输出信号光纤监测网光纤监测网损伤探测损伤探测光纤蒙皮光纤蒙皮1919分布式光纤传感技术用于航空领域监测2020分布式光纤传感技术用于管道泄漏监测212