當前,對于BOTDR的研究主要集中在傳感距離和空間分辨率兩個指標的改進上,已提出的傳感距離延伸技術主要有受激布里淵閾值抑制技術、脈沖編碼技術,在提高空間分辨率方面,也有人提出了雙脈沖BOTDR技術,Yahei Koyamada與Yoshiyuki Sakairi等人利用雙脈沖技術搭建的DP-BOTDR系統(tǒng)將BOTDR的最高空間分辨率提升到了20cm。
自2001年起,BOTDR技術就已成功商品化并投入工程應用,由于單端測量、易于施工與工程化等優(yōu)勢,許多專家學者都對BOTDR的工程應用研究投入了大量精力,在國內(nèi)外已經(jīng)擁有大量的工程應用案例并總結了各種類型各種要求下的施工方案。目前國際上BOTDR的主要廠商以中國電子科技集團公司第四十一研究所、日本橫河為主。
三、分布式光纖應變傳感技術的工程應用研究現(xiàn)狀
1、在光纖光纜生產(chǎn)、測試領域的應用
分布式光纖應變傳感技術可以測量光纖本身的應變分布,因此,分布式光纖應變傳感技術在光纖光纜生產(chǎn)、測試中有著重要的應用,在光纜生產(chǎn)過程中,準確掌握光纖在光纜中的應變分布規(guī)律,對于保證光纜使用的可靠性和延長光纜使用壽命十分重要,傳統(tǒng)做法是用拉伸試驗方法測試光纜中光纖的拉伸應變,以考察光纖在光纜中的應變狀態(tài),而這一狀態(tài)是多個光纜生產(chǎn)工序過程綜合的結果,使用拉伸試驗法得到的是光纖的平均應變狀態(tài),無法區(qū)分每一工序過程各自對于光纖應變的影響,使用分布式光纖應變傳感技術即可定量分析光纜生產(chǎn)中每一工序過程對于光纖應變分別帶來的影響,這對于光纜生產(chǎn)工藝的改進將起到明確的指導作用,程淑玲與劉義霞等人利用BOTDR技術進行了這方面的相關實驗及研究,研制了使用BOTDR量化分析每一道生產(chǎn)工序?qū)饫w應變帶來的影響的可行性,彌補了傳統(tǒng)局部拉伸試驗法的不足。
分布式光纖應變傳感技術也可以用于測試光纖環(huán)自身應力對光纖陀螺的影響,在光纖陀螺的研制過程中,分布式光纖應變傳感技術就被用于測量不同溫度下、不同種類支架下、不同纏繞方式下光纖陀螺中光纖環(huán)的應力分布,通過應力分布數(shù)據(jù),可以直接得到光纖環(huán)的纏繞張力均勻性等參數(shù),了解不同的纏繞方法、不同的支架在不同溫度環(huán)境下對光纖環(huán)應力分布的影響,為進一步改進纏繞工藝提供了直接而有效的依據(jù)。
2、在土木工程領域的應用
與傳統(tǒng)點式應變傳感器相比,分布式光纖應變傳感技術具備的分布式、長距離、抗腐蝕、抗干擾等特點更適合于大型土木工程的健康狀態(tài)監(jiān)測,因此,如何更有效的在大型土木工程中發(fā)揮分布式光纖應變傳感技術的分布式、長距離等優(yōu)勢,也是國內(nèi)外專家學者一直專注的熱點,許多專家學者都在這一領域投入了大量的精力對其進行了相關研究。
2003、2004年,張丹與施斌等人利用室內(nèi)實驗與工程應用實例論證了BOTDR對結構進行分布式應變監(jiān)測可可行性。
2005年,高俊啟用BOTDR對各級荷載作用下構件混凝土和鋼筋的應變分布進行了在線監(jiān)測。戴加東將BOTDR技術引入基坑監(jiān)測系統(tǒng)中,并通過實驗驗證這種方案的可行性。張國炳、黃志懷等人采用BOTDR技術檢測GFRP錨桿的變形特征。施斌等人將BOTDR應用在南京市鼓樓隧道健康診斷中。
2006年,劉杰等人結合南京市某深基坑進行的現(xiàn)場試驗,探討了BOTDR應用于基坑深部土體水平位移監(jiān)測的具體施工工藝。余小奎利用BOTDR進行了PHC管樁和鉆孔灌注樁試樁中樁身軸力分布、側(cè)摩阻力分布及樁端阻力等測試。
2007、2008年,金益桓等人利用BOTDA進行了鋼筋銹蝕混凝土梁的荷載實驗。施斌等人利用BOTDR進行了基坑、錨桿、灌注樁等工程結構的應變分布監(jiān)測。