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一、 DPCF光纖應(yīng)變傳感器介紹
分布式光子晶體光纖(Distributed Photonic Crystal fiber它的橫截面上有較復(fù)雜的折射率分布，通常含有不同排列形式的氣孔，這些氣孔的尺度與光波波長大致在同一量級且貫穿器件的整個長度，光波可以被限制在低折射率的光纖芯區(qū)傳播。在光纖受到擠壓、彎曲等變形后，返回的光折射率發(fā)生變化。由于其結(jié)構(gòu)的特殊性質(zhì)，光子晶體光纖可以在光的傳播過程中感知外界環(huán)境的應(yīng)變變化，從而實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的監(jiān)測和預(yù)警。
應(yīng)變光纖是一種專門用于測量應(yīng)變（物體在受力作用下的形狀或尺寸變化）的光纖傳感器。它通過光纖內(nèi)部光信號的傳輸和變化來感知外部應(yīng)力的變化，
光子晶體光纖應(yīng)變測量具有高靈敏度、快速響應(yīng)和免疫干擾等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種應(yīng)變測量場合，如制造業(yè)、航空航天、軍事、石化、電力、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、地震監(jiān)測、油氣管道監(jiān)測等。在未來，光子晶體光纖應(yīng)變測量技術(shù)有望得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

二、 光纖應(yīng)變傳感器特點(diǎn)
光子晶體光纖最大的特點(diǎn)是支持分段靈活敷設(shè)，斷纖可接續(xù)測量。
長距離監(jiān)測
一臺采集設(shè)備可以監(jiān)控100KM的區(qū)域，如下圖所示石油管道為100公里長，在中間50公里處部署一臺光纖應(yīng)變采集儀，使用兩個通道分別向兩個方向各鋪設(shè)50公里的單條不連續(xù)應(yīng)變光纖，只需要一臺應(yīng)變采集儀便可以監(jiān)測100公里的石油輸送管線，如果光纖在某處折斷，采集儀到折斷處的監(jiān)測不受影響，只需要在折斷處重新融光纖即可。
分段靈活敷設(shè)
應(yīng)變光纖可以根據(jù)實(shí)際需要分段鋪設(shè)，對于不是監(jiān)測區(qū)域只需要融接普通光纖即可。從而極大的節(jié)省了鋪設(shè)成本。
斷纖可接續(xù)測量：
如果光纖在鋪設(shè)或使用過程中發(fā)生斷裂，可以通過特定的接續(xù)技術(shù)修復(fù)，而且接續(xù)后的光纖在測量性能上不會受到明顯影響，這大大提高了應(yīng)變光纖在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性。
與布里淵光纖對比
布里淵光纖技術(shù)利用光纖中自發(fā)布里淵散射光功率或頻移的變化量與溫度和應(yīng)變變化的線性關(guān)系來進(jìn)行全分布式傳感。缺點(diǎn)是必須使用光纖環(huán)路測量，即光纖一端發(fā)光，另一端收光從而才可以測量，如果光纖損壞則整條光纖報(bào)廢。
光子晶體光纖則沒有這樣的問題，如果光纖在某段折斷，從斷點(diǎn)到數(shù)采設(shè)備之間依舊可以正常監(jiān)測，并且可以判斷光纖的斷點(diǎn)精確到1米范圍。

三、 光纖應(yīng)變傳感器參數(shù)
測量通道：4通道
感測距離：0-50Km（可定制）
應(yīng)變監(jiān)測：量程 8000με；
非線性度： 0.1%FS；
靈敏度： 1με；
采樣分辨率：0.1米
定位精度：1米 工作溫度：-20℃~80℃

四、 應(yīng)用場景
應(yīng)變光纖傳感器適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、油氣管道監(jiān)測、交通行業(yè)橋梁、邊坡和隧道監(jiān)測、制造業(yè)、航空航天、軍事、石化、電力、地震監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、文物保護(hù)等場所。
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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（建筑行業(yè)）： 在建筑結(jié)構(gòu)的監(jiān)測中，光纖應(yīng)變傳感器具有高精度、高靈敏度和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。它們被用于實(shí)時監(jiān)測建筑物的受力情況，從而預(yù)防建筑物倒塌事故。特別是在高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)等復(fù)雜建筑體系中，光纖應(yīng)變傳感器能夠準(zhǔn)確捕捉結(jié)構(gòu)的微小應(yīng)變，為結(jié)構(gòu)安全提供有力保障。 對于鋼結(jié)構(gòu)，光纖傳感技術(shù)不僅應(yīng)用于應(yīng)變監(jiān)測，還涉及到溫度監(jiān)測和振動監(jiān)測等多個方面。傳統(tǒng)的應(yīng)變監(jiān)測方法往往存在精度難以保證、測量范圍窄等問題，而光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加高精度的應(yīng)變監(jiān)測。此外，光纖傳感技術(shù)還可以精確測量和分析鋼結(jié)構(gòu)的溫度變化，及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)等安全隱患。在振動監(jiān)測方面，光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)的振動狀態(tài)，為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評估提供重要依據(jù)。
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油氣管道監(jiān)測(石化行業(yè))： 光纖應(yīng)變傳感技術(shù)具有高精度、高分辨率等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r、連續(xù)地監(jiān)測管道的應(yīng)變情況。這對于油氣管道的安全監(jiān)測具有重要意義，因?yàn)閷?shí)時的應(yīng)變監(jiān)測有助于及時發(fā)現(xiàn)管道潛在的故障或損傷，從而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)或預(yù)防1。 此外，光纖傳感器還具有高分辨率、快速響應(yīng)和寬動態(tài)范圍等優(yōu)點(diǎn)，使其能夠在高溫、高壓、輻射、腐蝕等嚴(yán)苛環(huán)境下使用，滿足復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時監(jiān)測需求。
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橋梁、邊坡和隧道監(jiān)測（交通行業(yè)）： 光纖應(yīng)變傳感器可以實(shí)時監(jiān)測橋梁各個部位的應(yīng)變情況。通過將光纖安裝在橋梁結(jié)構(gòu)中不同的位置，可以獲取橋梁各個部位的應(yīng)變信息，從而評估橋梁的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)潛在問題并及時采取修復(fù)措施，保證橋梁的安全使用。 光纖應(yīng)變傳感技術(shù)不僅可以實(shí)時監(jiān)測邊坡的位移、應(yīng)變等參數(shù)，還可以監(jiān)測溫度等環(huán)境因素的變化。通過對這些數(shù)據(jù)的處理和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)邊坡的變形趨勢，為災(zāi)害預(yù)警和防護(hù)工作提供科學(xué)依據(jù)。 光纖應(yīng)變傳感器主要用于隧道變形監(jiān)測。隧道及地下工程圍巖的變形破壞是隧道監(jiān)測中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題，而光纖應(yīng)變傳感器可以實(shí)時監(jiān)測隧道圍巖的應(yīng)變變化，掌握其動
態(tài)，為在線監(jiān)測提供重要的數(shù)據(jù)支持。
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軍事： 光纖測溫系統(tǒng)能夠通過感溫光纜實(shí)時測量倉庫中各個點(diǎn)的溫度（位置精確到0.1米），無需通電，因此本質(zhì)安全，具有防爆、防雷、防腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)1。這種特性使得光纖測溫系統(tǒng)非常適合應(yīng)用于軍事倉庫這種對安全要求極高的場所。 光纖測溫系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測倉庫內(nèi)的溫度變化，一旦出現(xiàn)異常溫度，如火災(zāi)等，系統(tǒng)能夠迅速響應(yīng)并發(fā)出報(bào)警信號。這對于預(yù)防火災(zāi)、保護(hù)軍事物資的安全具有重要意義。 由于光纖測溫系統(tǒng)不受電磁干擾的影響，因此在軍事倉庫中能夠更準(zhǔn)確地測量溫度，避免了傳統(tǒng)測溫方式可能受到的干擾和誤差。 光纖測溫在軍事倉庫中的應(yīng)用能夠有效提高倉庫的安全性和溫度監(jiān)測的準(zhǔn)確性，對于保護(hù)軍事物資的安全和防止火災(zāi)等意外事故具有重要意義。
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地質(zhì)災(zāi)害（包括尾礦庫）預(yù)警：
應(yīng)變光纖能夠用于地震預(yù)警。通過分析光纖傳感器實(shí)時監(jiān)測到的地震前后地下介質(zhì)的變化以及地震波在地下的傳播速度和方向，可以提前判斷地震的發(fā)生時間、強(qiáng)度和影響范圍，并及時發(fā)布預(yù)警信息。
對于滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)變光纖能夠監(jiān)測土壤的滲透性、應(yīng)力和變形等參數(shù)的變化，從而判斷地表的穩(wěn)定性。當(dāng)土壤的穩(wěn)定性下降到一定程度時，預(yù)警系統(tǒng)會及時發(fā)出警報(bào)，通知相關(guān)部門和人員進(jìn)行疏散和救援工作。
應(yīng)變光纖還能用于地下水位的監(jiān)測和預(yù)警。當(dāng)?shù)叵滤怀^預(yù)定的安全水位時，預(yù)警系統(tǒng)會及時發(fā)出警報(bào)，以便采取相應(yīng)的措施。
具體到應(yīng)變光纖在覆蓋地層深度400米，測點(diǎn)4000個的應(yīng)用場景中，它解決了地層超深連續(xù)變形監(jiān)測的問題。這種深度覆蓋和大量的測點(diǎn)使得監(jiān)測系統(tǒng)能夠更全面地捕捉地質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，提供更為準(zhǔn)確和詳細(xì)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。這不僅有助于及時發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的征兆，還能夠?yàn)闉?zāi)害的預(yù)測和預(yù)警提供更為可靠的科學(xué)依據(jù)。
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制造業(yè)
智能制造與過程優(yōu)化：應(yīng)變光纖的測量數(shù)據(jù)可以集成到智能制造系統(tǒng)中，用于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。通過對數(shù)據(jù)的分析和處理，制造商可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高生產(chǎn)效率，并降低生產(chǎn)成本。
由點(diǎn)到面的精確測量：應(yīng)變光纖的分布式測量特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)由點(diǎn)到面的精確測量。通過在制造過程中的關(guān)鍵位置布置應(yīng)變光纖，可以獲取整個制造系統(tǒng)或結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布圖。這種測量方式不僅提高了測量的精度和可靠性，還為制造商提供了更全面的數(shù)據(jù)支持，有助于深入了解制造過程和產(chǎn)品質(zhì)量。