毫米级空间分辨率分布式光纤传感系统

毫米级空间分辨率分布式光纤传感系统是一种新颖的测试系统，基于OFDR技术，使用单模光纤作为传感器，为21世纪先进材料和复杂结构测试提供新的解决方案。
毫米级空间分辨率分布式光纤传感系统分布式光纤传感系统，具有毫米级空间分辨率，每米光纤上具有上千测试点，高空间分辨率能够帮助绘制应变/温度云图，在测试过程中实时显示。
光纤传感器柔韧性好，体积小，不需要电源激励，能够粘贴固定在结构表面，尤其是大曲率结构表面；能够嵌入在结构内部，或者直接安装在电气结构的内部。

使用分布式应变或温度传感器对汽车车架、电池组或蒸馏塔进行检测，可获取全面的数据，并为模型验证、测试和监控提供更深入的洞见。

除了提供实时的应变/温度数据外，ODISI系统还是一个完整的数据采集解决方案，可记录数据，可视化数据并与外部系统集成。

• 多通道分布式实时应变和温度测试，最高亚毫米级距离分辨率
• 柔韧性好，质量轻，安装方便，提高测试效率
• 无源传感器，抗腐蚀，绝缘，能够铺设在传统传感器不能布置的地方，如：弯角、角落、嵌入到材料中
• 传感器寿命长，无漂移，无需重新校准，耐疲劳循环大于1亿次
• 应变量程大，空间分辨率高，可用于测量复杂应变场和大的应变梯度
• 系统内置NIST标准气室，连续自动校准，无需中断测试
• IEEE 1588 PTP网络时间同步

• 研究新材料或复杂结构的内/外应变特性，加速研发进程
• 测试温度分布，优化严酷环境下的热设计和热管理
• 测量二维或三维结构应变分布，验证FE模型
• 评估多种材料连接部位力学性能
• 埋入光纤传感器，制作智能结构

技术参数

原理介绍

毫米级空间分辨率分布式光纤传感系统基于光频域反射（OFDR）技术.
OFDR是一种基于光纤背向瑞利散射的技术，采用相干探测手段进行信号处理。光源发出光经耦合器后分为两路，一路进入传
感光纤中，在光纤各位置上不断地产生瑞利散射信号（系统利用背向散射部分），与另一路参考光在第三个耦合器位置发生干
涉，两者产生拍频信号被光电探测器检测到，频率与待测光纤位置成正比。当待测光纤某一位置受温度或应变影响，此处光纤
会产生瑞利散射频移。通过测量瑞利散射频移量，可以实现对整根光纤上任一位置的应变/温度测量。

系统测试效果

产品关键优势

毫米级空间分辨率—0.65mm，1.3mm，2.6mm，5.2mm
柔韧性好，质量轻，安装方便，提高测试效率。
无源传感器，抗腐蚀，绝缘，能够铺设在传统传感器不能布置的地方。
传感器标定依据NIST标准，寿命循环大于1亿次。
应变量程大（±15000με），采样频率高（可达250Hz），用于测量复杂应变场。
系统内置气室，连续自动校准，保证测试结果准确可靠。
支持远程控制，实时输出数据流。
软件操作简单。
使用单模光纤做传感器，成本低

光纤传感器布置在钢质弹簧的上下表面，然后将负载加至上表面。
光纤分布式传感能够测量光纤粘贴区域（传感区域）的应变分布和梯度。

疲劳测试：风电机碳纤维复合材料叶片

9m 风电机碳纤维复合材料叶片
真空辅助树脂传递模塑（VARTM）制造工艺
风机叶片上、下表面测量
人为在上、下表面引入缺陷点

循环老化试验：光纤传感器安装布置

风电机叶片生产过程中安装布置光纤传感器
光纤传感器采用电信级别SMF-28光纤，聚酰亚胺涂层光纤，性价比高
将四路光纤传感器不至于不同的四层
在风电机叶片制造过程中保持光纤传感器位置

循环老化试验：叶片疲劳试验前的应变场

分布式应变揭示了叶片疲劳试验前的应变场
• 传统应变计仅能够提供单独个点的测试数据，而无法提供连续的应变场信息
• 传统应变片不适合进行埋入测试

事例：发动机缸体的应变测试

螺栓拧紧时发动机缸体内壁应变变化

每个缸体设置八圈进行测试（使用一根20m光纤）

应变分布结果

事例：车顶应变测试

车顶增加负载时应变变化状况

车顶局部点按压状态下的应变分布

整个车顶面按压状态下的应变分布

事例：白车身刚性试验

左右扭曲载荷条件下的应变分布状况

事例：车在行驶过程中的应变试验

蛇形时车体应变测试

骨架结构测试

螺纹钢作为钢筋混凝土构件的骨架，铺设后与混凝土成为一体，提高混凝土强度。
传统假设考虑给定横截面中钢筋承受均匀应力，忽略了钢筋弯曲而引起的变形相容性。
采用分布式光纤传感技术，能够有效测试钢筋-混凝土之间实际相互作用的复杂性。

新材料与结构测试

由于各种其他原因，钢筋可能会在很长一段时间内被腐蚀。并且由于钢筋的腐蚀，混凝土结构
中会出现各种弱点，如果没有维护，它们最终可能会失效。
因此目前处理方案，包括各种复合材料筋、玄武岩筋、新型混凝土材料、已有建筑结构的补强修复等等，亦需要进行测试或监测分析。

基桩水平位移监测

在深基坑施工期间，会产生一系列的工程地质问题。为了保证施工的安全进行，必须在深基坑开挖过程中，对围岩、地表、支护结构和周边环境的变形及受力状态进行经常性观察和量测工作，并对基坑稳定性做出评价。
采用分布式光纤传感技术，能够连续监测水平位移情况，相比传统测斜计方法，减少人工，降低投入。

滑坡地质灾害监测

分布式光纤传感系统用于测量斜坡发生前期的先兆迹象。
优势在于：
1. 相比其他测试技术，光缆铺设简单；
2. 空间分辨率高，在滑坡产生前期即可捕捉到微小变化；
3. 测试效率高，有助于分析发生过程中的演变关系。

钢管强度试验

剪切载荷下的应变测试

热交换器的温度分布测量

• 温度分布測定
 温度梯度的实时状态
 传热效率的讨论
 催化剂管理

排气管表面温度测定

在排气管上粘贴光纤进行表面温度测定