光纤传感器在物联网关键技术中的应用

　　2)电力工业

　　在电力系统中，为了能够及时发现系统可能出现的各种安全隐患，需要采取有效措施对系统内的各条线路和网络进行实时监测以维持系统的安全运行。由于系统通常工作在高电压、大电流的情况下，还有部分置于高空中，这些因素都为系统的监测带来了不便。光纤传感器因其具有较强的抗电磁干扰能力和较宽的工作频率可以在电力系统中用于电流、电压、温度等参数的测量。

　　目前，用分布式光纤传感器测量高压电力线的温度已在国外得到广泛应用，在国内的研究也已经开始。在各种分布式光纤传感器中，基于布里渊时域反射(BOTDR)的分布式光纤传感器是一个重要的发展方向，其系统组成如图3所示。光源LD发出的光经AOM调制成脉冲信号后被EDFA放大，放大后的脉冲信号经光纤光栅滤波后耦合刭传感光纤，光纤的背向瑞利散射和布里渊散射经过耦合器输出到干涉仪，布里渊散射信号被提取出来后经PD监测再被放大器放大后用数字示波器显示采集到的波形信号，最后通过对波形的分析获得监测的参数变化。

　　由于我国各地环境差异较大，在不同环境中光缆的性能也将受到不同程度的改变，而瑞利散射光基本不受外界环境中温度和应力的影响，这种基于BOTDR的分布式光纤传感器不能检测环境温度和应力对光纤性能的影响，因此这种传感器的应用也受到了一定的限制。采用相干检测技术的BOTDR传感系统测量的是光纤的自发布里渊散射信号，尽管其信号强度微弱，但可以通过相干检测提高系统信噪比，如图4所示。这种传感系统结构简单，实现方便，可以同时监测光纤断点、损耗、温度和应变等多个参数的变化。目前该系统已实现了距离30 km以上、温度分辨率4℃、应变分辨率100μs、空间分辨率20 m的温度和应变的同时测量，在只测量温度时，测量距离可达150 km。

　　3)建筑工程

　　在建筑工程中为确保工程质量和建设过程安全进行，通常需要在桥梁、大坝和楼宇的建设过程中采集多个监控点的数据信息，以此来分析当前工程的进行情况和可能出现的安全隐患。传统的测量方法一般采用表面贴片或者预埋钢弦式传感器实现监测点的应力、应变测试，由电阻应变片构成的贴片材料在混凝土中受基底材料和介质腐蚀的影响会导致测量精度下降且不利于分布监测和长期监测，钢弦式传感器的钢弦也会随时间的延长而损失测量精度，所以这些测试方法都不利于建筑工程的长期、精确观测。