分布式光纤传感专利技术浅析

介绍了分布式光纤传感领域的技术发展概况,重点介绍基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的发展情况,分别对基于布里渊光时域反射技术、基于布里渊光时域分析技术、基于布里渊光频域分析技术的发展和应用进行详细介绍,简要分析各个技术的相应优缺点以及应用,之后对分布式光纤传感相关专利技术进行统计分析,对国内外专利申请量趋势、同领域主要申请人以及申请所属分类号进行简要分析,并概述了分布式光纤传感的发展前景.     

分布式光纤布里渊温度传感系统的试验研究

基于布里渊光时域反射计(BOTDR)的传感原理,构建了分布式光纤布里渊温度传感测量系统,对4.25 km长度的光纤进行了温度传感试验。通过对试验结果的分析表明:该系统可以实现一定长度的光纤定点、定量的受热温度测量分析。对测量结果采用归一化方法处理,使测量结果更直观,分析快捷,精度更高。     

基于BOTDR的隧道应变监测与数值模拟

基于布里渊散射原理的布里渊光时域反射计(BOTDR)是一种新型的光纤传感器.在介绍该项技术工作原理的基础上,以西南某隧道为实例,采用三维快速拉格朗日法,获得了隧道二次衬砌中应力和位移的分布规律,提出了隧道光纤的铺设方案、粘贴方式及安装工艺.讨论了一天内最大温差对应变监测结果的影响,并在不同时期对隧道内纵向光纤线路和某个...     

小波阈值降噪提高ＢＯＴＤＲ测量精度研究

布里渊光时域反射仪（Brillouin Optical Time Domain Reflectometer, BOTDR）通过单端探测 光纤中的自发布里渊散射来实现布里渊频移测量,存在信噪比较低的缺陷。为此,本文采用小波阈 值降噪对微波外差扫频 BOTDR 测量过程中的每条单频功率曲线进行噪声抑制,最终提高 BOTDR 测量精度。简述了小波阈值降噪原理,构建了基于微波外差扫频测量的 BOTDR 仿真模型,通过仿 真分析不同小波变换参数对测量精度的影响,确定了最佳小波阈值降噪方案。搭建了微波外差扫频 BOTDR 光路及电路实验装置进行温度测量实验,在 10km 传感光纤上对降噪算法进行了实验验证。 实验结果表明,相比于降噪前,降噪后传感光纤末端变温区布里渊频移测量波动极差从 5.8 MHz 降 低至 3.2 MHz,均方根误差由 1.2 MHz 降低至 0.16 MHz,测温精度由±2.545℃提升至±1.4℃。理论仿真和实验研究证明,采用小波阈值 降噪可提升 BOTDR 测量精度。     

面向斜滑坡安全监测的OFDR光纤 应力传感系统

斜滑坡安全监控对于保障国民人身安全,维护社会稳定具有重要作用。近年来,分布式光纤应力传感技术已经成为了斜滑坡监测的重要手段,然而光时域反射计(OTDR)和布里渊光时域反射计(BOTDR)技术存在空间分辨率相对较低等不足,限制了其在斜滑坡内部应力监测的应用。本文提出了一种基于光频域反射计(OFDR)的斜滑坡光纤传感监测系统,利用 光纤微弯应力传感器实现了应力的测量。实验结果表明该系统的测量距离达到1300ｍ以上,空间分辨率小于5 ｃｍ,压强测量范围为 ０~ 20ＭＰａ,最大相对误差为 4.44%,该系统在三峡库区进行了现场实地测试,结果表明,该系统能精确地测量到位于63.78ｍ、146.26 ｍ 和 171.17ｍ处的3个内部应力。     

基于PPP-80TDA分布式光纤温度传感技术的数值模拟

基于脉冲预泵浦布里渊光时域分析法的分布式光纤温度传感技术是近年来出现的一种新型温度传感技术.本文采用有限差分法对一维瞬态受激布里渊散射的耦合波方程进行了数值求解,分别模拟了传感器在不同温度情况下的布里渊散射三维频谱图,得到了布里渊散射谱的中心频率、布里渊频移以及功率随温度变化的趋势.仿真结果表明,理论模拟与实际相符,并...     

基于布里渊散射的光纤传感系统性能分析

根据布里渊光纤时域分析(BOTDA)传感系统连续光谱谱宽较宽的特点,分析了光源强度噪声对直接检测BOTDA光纤传感系统性能的影响,结果表明,连续光源的强度噪声造成系统信噪比的急剧下降.另外,根据布里渊光纤时域反射(BOTDR)传感系统信号很弱的特点,分析了非相干外差检测和带前置光放大器的直接检测BOTDR传感系统的信噪比.     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

光纤和电阻应变片在结构变形测试中的对比试验研究

在测量结构应变和变形时,传统的电阻应变片测试技术和新型的光栅布拉格光纤传感技术（FBG）、布里渊光时域反射技术（BOTDR）三者均具有不同的监测原理。设计并进行了基于这三种监测技术的简支梁弯曲试验,测试结构应变,对比结构挠曲变形,分析了三种监测技术在应变测量中的精度、灵敏度、布设工艺和适用性等,评价了两种光纤传感技术用于结构挠曲变形测试的特性。为选择土木工程结构监测手段提供参考依据,对进一步研究、开发新型应变传感器和监测仪具有参考价值。     

分布式传感技术在高强筋活性粉末混凝土裂缝监测中的应用研究

基于受激布里渊散射的光时域分析技术(BOTDA),本文采用分布式光纤传感技术监测高强筋活性粉末混凝土梁裂缝开展情况.首先进行了分布式光纤监测裂缝可行性试验研究,结果表明,分布式光纤监测具有识别并定位裂缝的能力且测试精度高.在此基础上,将分布式光纤布设在高强筋活性粉末混凝土梁的表面和内部监测裂缝发展情况,结果表明分布式光纤可监测混凝土梁裂缝开展的全过程,且分布式光纤监测的时空连续性可有效解决裂缝产生的时空随机性问题.     

基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统

当前巷道顶板变形监测方式为基于井下工业环网的在线实时监测,采用电子式和光纤光栅式的位移传感器并以无线方式连接,存在有较多监测盲点、误差较大、依靠连续供电等问题。针对上述问题,设计了一种基于分布式光纤技术的煤矿巷道顶板监测系统。该系统以布里渊光时域反射计(BOTDR)作为数据采集和分析的核心监测工具,采用5 mm钢绞线光纤作为感测光纤,以锚杆、锚索为固定点布设光缆,通过顶板光纤的应变变化来监测顶板变形状况,实现了对煤矿巷道顶板的实时在线分布式监测。现场应用结果表明,光纤应变变化能够实时准确地反映顶板变形情况,基于光纤应变的顶板监测结果与顶板离层仪监测结果、十字法观测结果一致。用光纤应变表征顶板变形程度消除了人为因素和断电等影响,保证了监测结果的客观性,这种长距离、耐腐蚀、抗干扰、无需供电的分布式光纤应变监测方式为煤矿提供了一种全新的巷道监测手段。     

应用于土木工程的布里渊散射分布式监测网络

介绍应用于土木工程的布里渊散射分布式监测网络，利用布里渊散射光时域反射系统串联技术解决了超长距离传感问题，借助波分复用技术实现了单根光纤传感与数据通信复用．采用以应变模态概念为基础的结构诊断技术智能分析判断结构状态。监测网络实现了实时获取构筑物结构变化的信息、自动预警严重事故、综合评估结构可靠性的功能。     

分布式光纤测温在动力电缆温度监测中的应用

动力电缆温度监测是可以及时发现电缆线路过热点位置和检测运行线路的绝缘状态,从而保障电缆安全稳定运行的技术措施。针对电缆过热事故的主要原因和特点,提出采用分布式光纤测温技术对电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的原理、组成和光缆布设方案,此系统对保证电力系统的安全运行有重要意义。     

基于布里渊散射的结构应力光纤测试技术研究

作者通过分析一定功率的脉冲光射入光纤中的布里渊散射规律,介绍了分布式光纤测量测量轴向应力的基本原理;制作实验装置,测量单独的应变模型,分析散射回来的波形图,初步了解应力在光纤布里渊散射波谱上的图像特征;将应力作用于光纤的不同位置,对比它们与无应力作用诗所得到的散射波形之间的图像差异,研究其对光脉冲在光纤传输过程中的影响规律;结果表明,应力的作用大小,作用位置的不同都会对脉冲光的传播造成影响,主要在于影响布里渊散射的斯托克斯光和反斯托克斯光;本次研究所得可以为分布式光纤测量提供参考,为分布式光纤在测量微型形变的应用中有一定的促进作用;本次研究的创新点在于使用滑轮的方法,解决同等应力在分布光纤的不同位置作用效果。     

基于分布式光纤的海底电缆在线监测技术

介绍基于BOTDA技术的布里渊分布式光纤传感器的工作原理,及其在渤海某海上油田电力组网系统中多条海底复合缆沿线温度应力测量的应用情况.