虹科课堂 | 光纤传感器比传统传感器强在哪？——以大坝监测为例

应用介绍

大坝安全监测中心经常对当前工程中的大坝进行检查[1,2], 以确保水电站的安全运行[3]。

大坝原有的观测模式是传感器加上人工观测模式，多数传感器经过多年运行后逐渐老化，出现测点损伤，且精度无法与现有光纤传输传感器相比，受现有传感器类型和精度的限制，

大坝变形监测只能依靠部分大坝人工观测，人力成本高，且没有进行全方位监测。

对于传统的观测方式，应用光纤光栅可埋入结构，对其内部的应变等参数进行实时地高分辨率和大范围监测，是未来智能结构的集成光学神经，也是目前健康监测首选的传感器之一。由于光纤光栅具有不受干扰和光路波动影响、具有绝对测量和易于实现波分复用的准分布式传感等突出优点，可以构成大型的传感网络。因此，某项目工程采用光纤监控手段对坝体的安全性能进行监控［4］。

NO.1-应用成效

1）包括应力、倾斜、变形、渗透压力、振动等多种监测方法，解决大坝全覆盖监测，这不仅是大坝监测的目的，也是国内外在该方面的技术空白。

2）对水工设施的全方位监测，彻底改变了大坝安全监测的现状，使大坝的行为完全可控、可控。

3）该成果的应用完全取代了人工观测，其最大的好处就是安全，可以保证大坝的安全状况处于可控可控的状态［4］。

NO.2-总结特性

通过光纤传感器在工程实践中的应用表现，可总结出其具备如下几个特性［4］

1）多用途、全方位。

2）高精度、无零漂。

3）抗干扰、防雷击。

4）网布设、免维护。

NO.3-Micronor光纤传感器

Micronor AG 是传感领域的专家，在光纤和机电传感器技术方面拥有广泛的专业背景。创新和深厚的光纤技术领域的知识使 Micronor 能够应对温度、应变、位置测量解决方案中的挑战，这些解决方案即使在恶劣的环境中也能可靠地工作。他们的光纤传感器多应用于铁路（振动监控、定位）、矿业、医疗行业、风电行业、石油石化行业等。

多轴光纤加速度器

用于测量高压环境或潜在爆炸性环境中的振动和运动。典型应用包括受电弓监测、风力涡轮机叶片、MRI、变压器、发电机、采矿以及石油和天然气。

多点温度测量

温度测定基于"拉曼效应"，从而确定沿玻璃纤维的温度分布。通过使用极短的光脉冲，可实现约100mm的空间分辨率，测量光纤的最大长度为250m。

光纤位置传感器

包含光纤增量编码器(常用于检测电机轴或线性驱动器的运动和速度)；光纤绝对旋转编码器（用于确定轴位置）；线性传感器（以高分辨率记录几米的纯被动线性运动）。

光纤信号设备

包括光纤微动开关、紧急停止开关。在大电流附近进行安全信号检测,旨在满足MRI、医疗和工业应用的挑战性要求。

参考文献

［1］中国水力发电工程学会.中国水力发电科学技术发展 报告（2012版）［M］. 北京：中国电力出版社，2013.

［2］张秀丽. 国家水安全战略目标下水电站大坝安全管理 的启示［J］.大坝与安全，2021（6）：1-5

［3］吴伟，柳翔，刘雨佳. 站大坝运行安全巡视检查在线管 理的探索与实践［J］.大坝与安全，2021（6）：6-7；13.

［4］赵绪新,刘锦程,杨璐宇,鲁恩龙,崔志刚.一种新型光纤传感器在实际工程中的应用[J].东北水利水电,2022,40(08):56-58.DOI:10.14124/j.cnki.dbslsd22-1097.2022.08.014.

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