檢測新技術(shù)BOTDR

1、基坑工程監(jiān)測新技術(shù)基坑工程監(jiān)測新技術(shù)及及應(yīng)用應(yīng)用 分布式光纖傳感技術(shù)分布式光纖傳感技術(shù) BOTDRBOTDR為例為例報告人：XXX學(xué) 號：XXXXXXCONTENTS內(nèi)容PART ONE01PART TWO02PART THREE03PART FOUR04基坑監(jiān)測光纖傳感簡介BOTDR技術(shù)技術(shù)應(yīng)用1 1基坑監(jiān)測基坑監(jiān)測的重要性：城市地下空間的快速發(fā)展；深基坑工程安全事故頻發(fā)。坑監(jiān)測的作用及目的：信息化施工；優(yōu)化設(shè)計；實驗研究監(jiān)測項目：應(yīng)與基坑工程設(shè)計、施工方案相匹配基坑監(jiān)測：基坑監(jiān)測是指基坑開挖施工過程中，用科學(xué)儀器和手段對支護 結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境的變形、應(yīng)力以及地下水位的動態(tài)變化等進行 綜合觀測

2、，以實施信息化施工。2 2光纖傳感簡介光纖傳感技術(shù)：利用光纖對某些物理量的敏感性，將外界物理量轉(zhuǎn)換為可以直接測量的信號技術(shù)。光纖傳感器主要由光源、敏感元件、光探測器、信號處理系統(tǒng)及光纖組成。分布式分布式只能對某一點進行測量，其余光纖作為信號傳輸介質(zhì)多點傳感測量沿光纖長度連續(xù)傳感測量光纖按工作方式分類：點式點式準(zhǔn)分布式準(zhǔn)分布式優(yōu)點：可在很大的空間范圍內(nèi)連續(xù)的進行傳感，是其突出優(yōu)點。傳感和傳光為同一根光纖，傳感部分結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。與點式傳感器相比，單位長度內(nèi)信息獲取本成大大降低，性價比高。 分布式光纖傳感系統(tǒng)是根據(jù)沿線光波分布參量，同時獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時間和空間變化的被測量的分布信息，可

3、以實現(xiàn)長距離、大范圍的連續(xù)、長期傳感。分布式光纖傳感技術(shù)：Mach-Zehnder干涉式傳感器Sagnac干涉式傳感器相位調(diào)制型傳感器相位調(diào)制型傳感器布里淵散射型光纖傳感器拉曼散射型光纖傳感器散射型傳感器散射型傳感器典型的分布式 光纖傳感器3 3BOTDR技術(shù)是入射光與聲波或傳播的壓力波相互作用的結(jié)果，這個傳播的壓力波等效于一個以一定速度移動的密度光柵。因此布里淵散射可以看成是入射光在移動光柵上的散射布里淵散射產(chǎn)生機理：布里淵散射產(chǎn)生機理：cnvvvsB02介質(zhì)折射率介質(zhì)折射率入射光頻率入射光頻率介質(zhì)中聲速介質(zhì)中聲速)21)(1()1(kkEkvs介質(zhì)的楊氏模量介質(zhì)的楊氏模量介質(zhì)密度介質(zhì)密度泊

4、松比泊松比溫度溫度應(yīng)力應(yīng)力熱光效應(yīng)熱光效應(yīng)彈光效應(yīng)彈光效應(yīng)折射率變折射率變化化聲速聲速變化變化調(diào)制介質(zhì)的調(diào)制介質(zhì)的E E、k k、密度密度布里淵頻移變布里淵頻移變化化1313布里淵散射光相對于入射光的頻移為：1414 頻移、光功率隨溫度、應(yīng)變的變化：布里淵散射光頻移會隨著溫度和光纖應(yīng)變的上升而線性增加：布里淵散射光頻移會隨著溫度和光纖應(yīng)變的上升而線性增加：fB=fB0+ f TT()+ f () 布里淵散射光功率會隨溫度的上升而線性增加布里淵散射光功率會隨溫度的上升而線性增加, ,隨應(yīng)變增加而線性下降：隨應(yīng)變增加而線性下降：PB=PB0+ P TT()+ P ()通過測量布里淵散射光頻移和光功

5、率，就可以求得被測點的溫度和應(yīng)變大小。對一定頻譜范圍連續(xù)不斷的進行循環(huán)掃描，獲得各個時對一定頻譜范圍連續(xù)不斷的進行循環(huán)掃描，獲得各個時間段上的光譜，并將時間與位置相對應(yīng)，即可獲得沿光間段上的光譜，并將時間與位置相對應(yīng)，即可獲得沿光纖各位置處的布里淵頻譜圖，并獲得異常的布里淵頻移纖各位置處的布里淵頻譜圖，并獲得異常的布里淵頻移量和散射光功率。量和散射光功率。1515BOTDR定位原理：1616光纖布置：排樁內(nèi)力監(jiān)測維護體系內(nèi)力監(jiān)測消除環(huán)境溫度變化對測點結(jié)果的影響！需要激光器的輸出穩(wěn)定、線寬窄，對光源和控制系統(tǒng)的要求很高由于自發(fā)布里淵散射相當(dāng)微弱，檢測比較困難，要求信號處理系統(tǒng)具有較高的信噪比;T

6、HREE由于在檢測過程中需進行大量的信號加法平均、頻率的掃描等處理,因而實現(xiàn)一次完整的測量需較長的時間,實時性不夠好。BOTDR缺點ONETWO4 4技術(shù)應(yīng)用太空飛船太空飛船X-38X-38的再入式實驗飛行器的再入式實驗飛行器（NASANASA圖片）圖片）傳感器布測區(qū)域傳感器布測區(qū)域a.a.分布式溫度傳分布式溫度傳感方案感方案b.b.分布式應(yīng)力傳分布式應(yīng)力傳感方案感方案輸出信號輸出信號沿光纖傳輸光的背向沿光纖傳輸光的背向散射分量散射分量光纖溫度傳感元光纖溫度傳感元平面平面溫度場分布溫度場分布輸入信號輸入信號埋入光纖應(yīng)力埋入光纖應(yīng)力傳感元傳感元輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號光纖監(jiān)測網(wǎng)光纖監(jiān)測網(wǎng)損傷探測損傷探測光纖蒙皮光纖蒙皮1919分布式光纖傳感技術(shù)用于航空領(lǐng)域監(jiān)測2020分布式光纖傳感技術(shù)用于管道泄漏監(jiān)測212