基于时延估计的分布式光纤传感定位研究
基于时延估计的分布式光纤传感定位研究[20191213090647]
摘 要
随着社会的发展，科学的进步，人们对于安全防护的需求越来越高。各部门针对各种社会财产和公共设施的保护也越来越重视。对于边境、机场、军事基地、交通线路、能源管线、通信线路等这些位置固定且地理范围较广的安全防范目标而言，长距离、高准确度的行为定位技术是研究的基础。分布式光纤传感技术由于能够准确的获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息，因而非常适合用于长距离的定位检测。
本文在分析分布式光纤传感技术原理的基础上研究了一种基于Sagnac干涉仪的新型的双向分布式光纤传感器, 可对传感光纤线路上的扰动点进行检测和定位。论文阐述了分布式光纤传感定位系统的特点及现状，分析了所研究的双向Sagnac干涉型分布式光纤传感系统的组成及定位原理，运用自适应时延估计方法在时域上对扰动点的信号进行定位，克服了频域定位算法中的陷波点频率受限问题，理论分析和实验结果表明, 该分布式光纤传感器能快速准确的对扰动点信号进行检测与定位。
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关键字:Sagnac干涉仪；分布式光纤传感器；定位；自适应时延估计
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 1
1.1 分布式光纤传感定位的特点及现状 1
1.1.1 分布式光纤传感定位的特点 1
1.1.2 分布式光纤传感定位技术的研究现状 1
1.2 分布式光纤传感技术的研究背景及意义 3
1.2.1 分布式光纤传感技术的研究背景 3
1.2.2 分布式光纤传感技术的研究意义 4
1.2.3 分布式光纤传感定位技术的应用 5
1.3 本论文的主要内容 6
第2章 分布式光纤传感系统结构及定位原理 8
2.1 分布式光纤传感定位系统结构 8
2.2 双向Sagnac分布式光纤传感定位原理分析 9
第3章 数据的预处理 14
3.1 前言 14
3.2 自适应滤波器 14
3.2.1 自适应滤波器简介 14
3.2.2 自适应滤波器原理 15
3.3 自适应时延估计 17
3.3.1 自适应延时估计的理论依据 18
3.3.2 LMSTDE 的结构与算法 20
3.3.3 时延估计的性能 21
第4章 实验结果和分析 23
4.1 实验结果 23
4.2 定位精度的影响因素 24
4.2.1 导引光纤长度对定位影响 24
4.2.2 步长因子对定位精度影响 25
4.2.3 采样率对定位精度的影响 25
第5章 结 论 27
参考文献 28
致 谢 31
附录 34
第1章 绪 论
1.1 分布式光纤传感定位的特点及现状
1.1.1 分布式光纤传感定位的特点
分布式光纤传感技术具有能同时获取在传感光纤区域内不断随时间和空间变化的信息的能力，其基本特征为：
? 分布式光纤传感系统中的传感元件仅有光纤，并且采用光信号作为载体，光纤的芯材料为化合物二氧化硅。该分布式光纤传感器具有抗电磁波干扰、防雷电、防水、抗高温、防腐蚀等特点，适合在水下、环境潮湿、有电磁干扰等条件比较差的环境下运用，和金属传感器相比拥有更强的持久性；
? 现代的大型结构通常以数公里或数十公里甚至上百公里计量，要运用以往的检测技术实现多方位的检测是非常困难的，而且成本很高。通过使用具有分布式光纤传感特点的传感器，即光纤既可以作为传感体又可以作为传输介质，可以很容易的实现长距离、分布式检测；
? 分布式光纤传感器最显著的特点就是可以非常精确地测出光纤沿线任意点处的应力、温度、振动和损伤等信息，且不需要构成回路；
? 通过一次测量就可以得到整个光纤区域内的一维分布图。如果将光纤架设成光纤栅状，就可测出被测量的二维和三维的分布情况；
? 系统的空间分辨率一般可达到米的数量级，因此对于测量在更窄范围内的变化,一般只能通过观察其平均值；
? 系统的测量精度和空间分辨率通常存在相互制约的关系；
? 需要检测的信号一般比较微弱，因而就要求信号处理系统必须具更高的信噪比。
1.1.2 分布式光纤传感定位技术的研究现状
1976年，Barnoskim和Jensen提出的基于瑞利散射的光时域反射技术（OTDR），在八十年代初得到了广泛的发展，实现了对目标信号的空间定位。然而该技术灵敏度较低、测量精度低，传感距离较短，限制了其在实际传感应用中的推广。分布式温度传感是由拉曼散射与光时域反射技术结合而成的，是目前相对较为成熟的分布式传感技术，系统测温误差在 0.05℃内，空间分辨力达到lm，但是由于拉曼散射工作波段衰减大，可传感距离短以及对应变不敏感的特点，使其应用范围受到限制。日本NTT的Horiguchi提出了采用受激布里渊实现分布式温度应变传感。由于在温度、应变测量上所能达到的测量精度、传感长度和空间分辨率较高，得到广泛的关注与研究。美国MicronOPtics公司最新研制的光纤布里渊分析仪实现分布式光纤温度/应变监测，温度精度达1℃，应变精度达0.002%，空间分辨率达lm，测量范围可达30km。但是，受限于测量功率低.脉冲反向传输时间短的计时要求（大多数基于时域反射计，即OTDR技术），多数技术只能进行静态或参数变化很少的监控，系统应用范围狭窄，缺乏实用性。而对于干线安全监测系统来说，必须获得实时的、半静态或动态的监测信息及其位置，特别是OTDR技术无法检测的瞬间事件。
同时，干涉型分布式光纤传感系统的定位研究也在如火如荼的展开，特别是在管道、隧道、围栏等应力检测、破坏性行为监测方向得到了广泛关注。为了方便从携带相位信息的干涉结果中，提取出信号作用时的具体位置，目前的干涉型分布式传感系统多是采用复合式的干涉结构。南非Spammer等1997年提出了Sagnac/Michelson干涉型分布式光纤传感系统、1997年南非chtcherbakov等采用的Sagnac/Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感系统以及英国Russell等于1999年采用的双波长Sagnac干涉型分布式光纤传感系统，均利用两路干涉结果解调相位在时域上的比值实现定位。采用这种时域相位比值的定位方法，对绝对相位的解调准确性要求较高，难以消除沿线叠加时相位干扰引起的定位偏差。2004年美国Hoffman等采用的Sagnac干涉型光纤分布式传感系统以及2007年复旦大学采用的Fox-smith干涉型光纤分布式传感系统都是根据信号频谱变换的陷波点实现对宽频信号定位。受原理上的限制，这种定位方法依赖于外界信号的频率特性，仅适用于特定信号的定位，因此实际使用也受到一定的限制。2007年重庆大学采用双向Mach-Zehnder干涉型光纤分布式传感系统，利用双向干涉结果的相对相位，通过互相关的方法获得时延差进行定位。但是研究表明直接采用MZI进行分布式双向定位，特别是在长距离应用中，由于使用激光器光源产生了大量噪声，而噪声引起的相位扰动会使信号湮没，相关性大大减弱。
分布式光纤传感定位技术的一出现，就得到了极高的关注和深入的研究，甚至在短短的数年里就得到了极其快速的发展。光纤传感技术的应用范围渗透至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等各个领域，在温度、压力、振动、电流、磁场等众多物理量的测量方面都有广泛的实验研究，发展空间相当广阔，传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。20世纪90年代，在世界范围内，传感技术在军用和民用两大领域逐渐呈现出产业化发展的趋势。我国虽然于20世纪70年代末期开始了光纤传感技术的研究工作，但是由于受到制造、器件和配套电子技术的制约，尚未进入大规模工程应用阶段。直到最近十年，随着光纤技术的发展，生产工艺逐渐走向成熟，相关器件和配套技术也在逐渐完善，同时国内巨大市场对光纤传感器的需求日益增长，推动着我国光感技术也将开始逐步进入实际工程应用阶段。
对长距离通信干线的监测，特别是受电磁干扰的影响，不可能实施依靠电的方式进行传感监测。因此，光纤传感技术将成为进行电力、通信和油气管道等行业的安全监测和预防人为破坏的主要技术手段。但大多数光纤传感系统基于点传感器，这样覆盖大区域或长距离就需要布设大量传感器，导致系统成本和复杂性升高，使应用受限，甚至无法实施。
1.2 分布式光纤传感技术的研究背景及意义
1.2.1 分布式光纤传感技术的研究背景
随着社会的快速发展，科学技术日新月异的进步，人们对于安全防护的需求越来越高，人们更加重视对各种社会财产和公共设施的保护。对于边境、机场、军事基地、交通线路、能源管线、通信线路等这些固定位置且地理范围较广的安全防范目标而言，长距离、高准确度的破坏性行为定位技术是研究的基础。分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息，因而非常适合用于长距离的定位检测。目前, 这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。其中将光纤干涉技术与光纤分布式传感技术结合而成的干涉型分布式光纤定位技术，由于基于相位调制原理，其高灵敏度的传感特性己为大家所公认，但针对高精度、长距离的定位技术还有待进一步深入研究。因此，在干涉原理的基础上，研究基于分布式光纤传感的定位技术是一个非常有应用前景和实际意义的课题。
近年来，分布式光纤定位传感技术在管道泄漏和损坏的实时定位与监测及干线安全防护等方面都有很广泛的应用。目前使用的方法主要有光时域反射法(OTDR)和干涉法。基于散射光信号检测原理的OTDR 法灵敏度低，不适于检测时变信号。最近提出了一种基于谱分析的偏振OTDR 系统，结构简单，但却需要很复杂的信号处理算法。干涉法中Sagnac定位传感器应用较为广泛，但该分布式传感器在结构以及位置信息解调上还存在一定的局限性，如在解调出外部扰动引起的相位变化后，在通过使用在频谱中得到的零点频率来确定扰动点位置时，当外界干扰信号频率小于第一个零点频率等情况下会使解调出的位置信息有很大的误差。
针对光纤定位系统存在的问题，提出了一种新的基于Sagnac光纤干涉仪原理的双向Sagnac分布式光纤传感器，采用自适应时延估计方法在时域上直接对检测到的信号进行扰动定位，而无需解调出外部干扰源引起的相位变化。该算法简单易实现，具有较高的检测灵敏度和定位精度，最大定位误差小于20ｍ。
1.2.2 分布式光纤传感技术的研究意义
光纤传感是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤传感传送频带宽、信息容量大、传输损耗低，适合遥测遥控；对外界环境变化敏感，对多种物理量具有优良的传感性能；可通过阵列式或分布式结构实现大规模、长距离传感等。因此，光纤传感技术特别适合在人类无法近临的易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下进行长期的大规模应用，具有传统的电传感器无法比拟的优越性。
因此能够实现长距离、大范围的、连续、长期传感的分布式光纤传感系统，是当今光纤传感发展的一个重要趋势。分布式传感技术由于传感器布设数量较少，系统相对简单，因此具有更好的应用前景。分布式传感系统具有较高的性价比，在大型工程中得到广泛研究应用，如大、中型变压器、发电机组和油井的温度分布测量，大型仓库、油库、高层建筑、矿井和隧道的火灾防护，桥梁、堤坝等设施的安全检测，航空、航天飞行器等大型设备老化程度的检测，智能材料制备等。
1.2.3 分布式光纤传感定位技术的应用
分布式光纤传感技术具有其它技术无法比拟的测量精度、可靠性和动态测量特性，而且本质安全，易于工程铺设，因此在民用工程、航空航天、电力石油化工、医疗等领域中都有着广泛的应用：
（1） 民用工程结构中的应用
分布式光纤传感技术广泛的应用于民用工程结构中，如桥梁等建筑的安全检测、岩石变形测量、道路和场地测量以及周界安防监控中等，可为监测交通工具的速度、载重及种类提供很重要的数据。这种传感器的测量精度可以达到几个微应变级，具有很好的可靠性，可实现动态测量，采用分布式传感技术还可以实现对整个建筑物的健康状况进行监测，从而防止工程及交通事故的发生。
（2）航空航天领域中的应用
在航空航天领域，飞行安全是十分受人们关注的一个方面。光纤传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点。分布式光纤传感技术早在1988年，就在航空航天领域的无损检测中得到成功的运用。将光纤传感器放入飞行器或者发射塔结构中，构成分布式智能传感网络，就可以对飞行器及发射塔的内部结构的机械性能及外部的环境进行实时监测。波音公司在这方面进行了许多研究。目前可以使用分布式光纤传感技术实现飞机机翼、羽翼、稳定轴、支撑杆等处应变及位移监测，并且还有电机、电路等连接部位的运行温度实时在线测量。
摘 要
随着社会的发展，科学的进步，人们对于安全防护的需求越来越高。各部门针对各种社会财产和公共设施的保护也越来越重视。对于边境、机场、军事基地、交通线路、能源管线、通信线路等这些位置固定且地理范围较广的安全防范目标而言，长距离、高准确度的行为定位技术是研究的基础。分布式光纤传感技术由于能够准确的获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息，因而非常适合用于长距离的定位检测。
本文在分析分布式光纤传感技术原理的基础上研究了一种基于Sagnac干涉仪的新型的双向分布式光纤传感器, 可对传感光纤线路上的扰动点进行检测和定位。论文阐述了分布式光纤传感定位系统的特点及现状，分析了所研究的双向Sagnac干涉型分布式光纤传感系统的组成及定位原理，运用自适应时延估计方法在时域上对扰动点的信号进行定位，克服了频域定位算法中的陷波点频率受限问题，理论分析和实验结果表明, 该分布式光纤传感器能快速准确的对扰动点信号进行检测与定位。
查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:Sagnac干涉仪；分布式光纤传感器；定位；自适应时延估计
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪 论 1
1.1 分布式光纤传感定位的特点及现状 1
1.1.1 分布式光纤传感定位的特点 1
1.1.2 分布式光纤传感定位技术的研究现状 1
1.2 分布式光纤传感技术的研究背景及意义 3
1.2.1 分布式光纤传感技术的研究背景 3
1.2.2 分布式光纤传感技术的研究意义 4
1.2.3 分布式光纤传感定位技术的应用 5
1.3 本论文的主要内容 6
第2章 分布式光纤传感系统结构及定位原理 8
2.1 分布式光纤传感定位系统结构 8
2.2 双向Sagnac分布式光纤传感定位原理分析 9
第3章 数据的预处理 14
3.1 前言 14
3.2 自适应滤波器 14
3.2.1 自适应滤波器简介 14
3.2.2 自适应滤波器原理 15
3.3 自适应时延估计 17
3.3.1 自适应延时估计的理论依据 18
3.3.2 LMSTDE 的结构与算法 20
3.3.3 时延估计的性能 21
第4章 实验结果和分析 23
4.1 实验结果 23
4.2 定位精度的影响因素 24
4.2.1 导引光纤长度对定位影响 24
4.2.2 步长因子对定位精度影响 25
4.2.3 采样率对定位精度的影响 25
第5章 结 论 27
参考文献 28
致 谢 31
附录 34
第1章 绪 论
1.1 分布式光纤传感定位的特点及现状
1.1.1 分布式光纤传感定位的特点
分布式光纤传感技术具有能同时获取在传感光纤区域内不断随时间和空间变化的信息的能力，其基本特征为：
? 分布式光纤传感系统中的传感元件仅有光纤，并且采用光信号作为载体，光纤的芯材料为化合物二氧化硅。该分布式光纤传感器具有抗电磁波干扰、防雷电、防水、抗高温、防腐蚀等特点，适合在水下、环境潮湿、有电磁干扰等条件比较差的环境下运用，和金属传感器相比拥有更强的持久性；
? 现代的大型结构通常以数公里或数十公里甚至上百公里计量，要运用以往的检测技术实现多方位的检测是非常困难的，而且成本很高。通过使用具有分布式光纤传感特点的传感器，即光纤既可以作为传感体又可以作为传输介质，可以很容易的实现长距离、分布式检测；
? 分布式光纤传感器最显著的特点就是可以非常精确地测出光纤沿线任意点处的应力、温度、振动和损伤等信息，且不需要构成回路；
? 通过一次测量就可以得到整个光纤区域内的一维分布图。如果将光纤架设成光纤栅状，就可测出被测量的二维和三维的分布情况；
? 系统的空间分辨率一般可达到米的数量级，因此对于测量在更窄范围内的变化,一般只能通过观察其平均值；
? 系统的测量精度和空间分辨率通常存在相互制约的关系；
? 需要检测的信号一般比较微弱，因而就要求信号处理系统必须具更高的信噪比。
1.1.2 分布式光纤传感定位技术的研究现状
1976年，Barnoskim和Jensen提出的基于瑞利散射的光时域反射技术（OTDR），在八十年代初得到了广泛的发展，实现了对目标信号的空间定位。然而该技术灵敏度较低、测量精度低，传感距离较短，限制了其在实际传感应用中的推广。分布式温度传感是由拉曼散射与光时域反射技术结合而成的，是目前相对较为成熟的分布式传感技术，系统测温误差在 0.05℃内，空间分辨力达到lm，但是由于拉曼散射工作波段衰减大，可传感距离短以及对应变不敏感的特点，使其应用范围受到限制。日本NTT的Horiguchi提出了采用受激布里渊实现分布式温度应变传感。由于在温度、应变测量上所能达到的测量精度、传感长度和空间分辨率较高，得到广泛的关注与研究。美国MicronOPtics公司最新研制的光纤布里渊分析仪实现分布式光纤温度/应变监测，温度精度达1℃，应变精度达0.002%，空间分辨率达lm，测量范围可达30km。但是，受限于测量功率低.脉冲反向传输时间短的计时要求（大多数基于时域反射计，即OTDR技术），多数技术只能进行静态或参数变化很少的监控，系统应用范围狭窄，缺乏实用性。而对于干线安全监测系统来说，必须获得实时的、半静态或动态的监测信息及其位置，特别是OTDR技术无法检测的瞬间事件。
同时，干涉型分布式光纤传感系统的定位研究也在如火如荼的展开，特别是在管道、隧道、围栏等应力检测、破坏性行为监测方向得到了广泛关注。为了方便从携带相位信息的干涉结果中，提取出信号作用时的具体位置，目前的干涉型分布式传感系统多是采用复合式的干涉结构。南非Spammer等1997年提出了Sagnac/Michelson干涉型分布式光纤传感系统、1997年南非chtcherbakov等采用的Sagnac/Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感系统以及英国Russell等于1999年采用的双波长Sagnac干涉型分布式光纤传感系统，均利用两路干涉结果解调相位在时域上的比值实现定位。采用这种时域相位比值的定位方法，对绝对相位的解调准确性要求较高，难以消除沿线叠加时相位干扰引起的定位偏差。2004年美国Hoffman等采用的Sagnac干涉型光纤分布式传感系统以及2007年复旦大学采用的Fox-smith干涉型光纤分布式传感系统都是根据信号频谱变换的陷波点实现对宽频信号定位。受原理上的限制，这种定位方法依赖于外界信号的频率特性，仅适用于特定信号的定位，因此实际使用也受到一定的限制。2007年重庆大学采用双向Mach-Zehnder干涉型光纤分布式传感系统，利用双向干涉结果的相对相位，通过互相关的方法获得时延差进行定位。但是研究表明直接采用MZI进行分布式双向定位，特别是在长距离应用中，由于使用激光器光源产生了大量噪声，而噪声引起的相位扰动会使信号湮没，相关性大大减弱。
分布式光纤传感定位技术的一出现，就得到了极高的关注和深入的研究，甚至在短短的数年里就得到了极其快速的发展。光纤传感技术的应用范围渗透至国防军事、航天航空、土木工程、电力、能源、环保、医学等各个领域，在温度、压力、振动、电流、磁场等众多物理量的测量方面都有广泛的实验研究，发展空间相当广阔，传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。20世纪90年代，在世界范围内，传感技术在军用和民用两大领域逐渐呈现出产业化发展的趋势。我国虽然于20世纪70年代末期开始了光纤传感技术的研究工作，但是由于受到制造、器件和配套电子技术的制约，尚未进入大规模工程应用阶段。直到最近十年，随着光纤技术的发展，生产工艺逐渐走向成熟，相关器件和配套技术也在逐渐完善，同时国内巨大市场对光纤传感器的需求日益增长，推动着我国光感技术也将开始逐步进入实际工程应用阶段。
对长距离通信干线的监测，特别是受电磁干扰的影响，不可能实施依靠电的方式进行传感监测。因此，光纤传感技术将成为进行电力、通信和油气管道等行业的安全监测和预防人为破坏的主要技术手段。但大多数光纤传感系统基于点传感器，这样覆盖大区域或长距离就需要布设大量传感器，导致系统成本和复杂性升高，使应用受限，甚至无法实施。
1.2 分布式光纤传感技术的研究背景及意义
1.2.1 分布式光纤传感技术的研究背景
随着社会的快速发展，科学技术日新月异的进步，人们对于安全防护的需求越来越高，人们更加重视对各种社会财产和公共设施的保护。对于边境、机场、军事基地、交通线路、能源管线、通信线路等这些固定位置且地理范围较广的安全防范目标而言，长距离、高准确度的破坏性行为定位技术是研究的基础。分布式光纤传感技术由于能够获得被测物理场沿空间和时间上的连续分布信息，因而非常适合用于长距离的定位检测。目前, 这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。其中将光纤干涉技术与光纤分布式传感技术结合而成的干涉型分布式光纤定位技术，由于基于相位调制原理，其高灵敏度的传感特性己为大家所公认，但针对高精度、长距离的定位技术还有待进一步深入研究。因此，在干涉原理的基础上，研究基于分布式光纤传感的定位技术是一个非常有应用前景和实际意义的课题。
近年来，分布式光纤定位传感技术在管道泄漏和损坏的实时定位与监测及干线安全防护等方面都有很广泛的应用。目前使用的方法主要有光时域反射法(OTDR)和干涉法。基于散射光信号检测原理的OTDR 法灵敏度低，不适于检测时变信号。最近提出了一种基于谱分析的偏振OTDR 系统，结构简单，但却需要很复杂的信号处理算法。干涉法中Sagnac定位传感器应用较为广泛，但该分布式传感器在结构以及位置信息解调上还存在一定的局限性，如在解调出外部扰动引起的相位变化后，在通过使用在频谱中得到的零点频率来确定扰动点位置时，当外界干扰信号频率小于第一个零点频率等情况下会使解调出的位置信息有很大的误差。
针对光纤定位系统存在的问题，提出了一种新的基于Sagnac光纤干涉仪原理的双向Sagnac分布式光纤传感器，采用自适应时延估计方法在时域上直接对检测到的信号进行扰动定位，而无需解调出外部干扰源引起的相位变化。该算法简单易实现，具有较高的检测灵敏度和定位精度，最大定位误差小于20ｍ。
1.2.2 分布式光纤传感技术的研究意义
光纤传感是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤传感传送频带宽、信息容量大、传输损耗低，适合遥测遥控；对外界环境变化敏感，对多种物理量具有优良的传感性能；可通过阵列式或分布式结构实现大规模、长距离传感等。因此，光纤传感技术特别适合在人类无法近临的易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下进行长期的大规模应用，具有传统的电传感器无法比拟的优越性。
因此能够实现长距离、大范围的、连续、长期传感的分布式光纤传感系统，是当今光纤传感发展的一个重要趋势。分布式传感技术由于传感器布设数量较少，系统相对简单，因此具有更好的应用前景。分布式传感系统具有较高的性价比，在大型工程中得到广泛研究应用，如大、中型变压器、发电机组和油井的温度分布测量，大型仓库、油库、高层建筑、矿井和隧道的火灾防护，桥梁、堤坝等设施的安全检测，航空、航天飞行器等大型设备老化程度的检测，智能材料制备等。
1.2.3 分布式光纤传感定位技术的应用
分布式光纤传感技术具有其它技术无法比拟的测量精度、可靠性和动态测量特性，而且本质安全，易于工程铺设，因此在民用工程、航空航天、电力石油化工、医疗等领域中都有着广泛的应用：
（1） 民用工程结构中的应用
分布式光纤传感技术广泛的应用于民用工程结构中，如桥梁等建筑的安全检测、岩石变形测量、道路和场地测量以及周界安防监控中等，可为监测交通工具的速度、载重及种类提供很重要的数据。这种传感器的测量精度可以达到几个微应变级，具有很好的可靠性，可实现动态测量，采用分布式传感技术还可以实现对整个建筑物的健康状况进行监测，从而防止工程及交通事故的发生。
（2）航空航天领域中的应用
在航空航天领域，飞行安全是十分受人们关注的一个方面。光纤传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高等优点。分布式光纤传感技术早在1988年，就在航空航天领域的无损检测中得到成功的运用。将光纤传感器放入飞行器或者发射塔结构中，构成分布式智能传感网络，就可以对飞行器及发射塔的内部结构的机械性能及外部的环境进行实时监测。波音公司在这方面进行了许多研究。目前可以使用分布式光纤传感技术实现飞机机翼、羽翼、稳定轴、支撑杆等处应变及位移监测，并且还有电机、电路等连接部位的运行温度实时在线测量。
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