基于背向拉曼散射的分布式光纤温度传感器的研制

经优化设计确定系统关键参数,研制了分布式光纤温度传感器。该系统以微机为核心,以普通通信光纤和包层涂锌光纤相结合作传感光纤,在国内首次实现上限为260℃测温,空间分辨率15.6m,温度分辨率7℃,测量距离1.5km,测量时间160s。     

激光喇曼型分布光纤温度传感器系统及其应用

激光喇曼（Raman）型分布光纤温度传感器系统（DOFTSS）是一种用于实时测量空间温度场分布的光纤传感器系统。本文讨论了系统的工作原理、设计思想、系统的结构、特性及应用。     

高空间分辨率分布式光纤测温系统的设计及应用

分布式光纤测温系统是一种新型的线型感温探测器,以光纤作为传感器,可实现沿光纤分布的温度实时测量。理论分析了分布式光纤测温系统的原理以及影响空间分辨率指标的因素,并给出了0.5m高空间分辨率分布式光纤测温系统的设计以及测试情况。将高空间分辨率分布式光纤测温系统应用于电缆温度测量,测量结果表明0.5m空间分辨率下对小区域电缆过热点的探测更为显著,可及时发现潜在的火灾隐患。     

基于光时域反射法的分布式光纤应力传感器

研究了光纤时域反射仪的基本原理和光纤的微弯损耗机理，在此基础上开发了一种用光时域反射仪(OTDR)进行探测的分布式光纤应力传感器。对光纤微弯调制机构和传感器系统进行了设计与实验，分析了系统的灵敏度和空间分辨率的影响因素，实现了空间分辨率3m，测量范围1km的测量精度。现场实验表明：对山体滑坡等事故的发生能实现及时准确的灾害预报。     

手提式钢缆激光切割系统的设计

介绍了一种手提式光纤传输钢缆激光切割系统。以脉冲固体激光器作为光源,采用光纤进行柔性传输,设计了切割钢缆的专用夹具,研究了钢缆的切割工艺。通过优化放电电流、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气压等参数,该系统可满足直径12mm内的钢缆的切割要求,提供了切割钢缆的新方法。     

分布式光纤测温系统分辨率影响因素研究

应用分布式光纤测温系统对船舶电力系统进行在线监测时,由于船舶电缆的特殊运行环境,对测温系统的空间分辨 率和温度分辨率提出了更高的要求,而在基于拉曼散射双路解调的分布式光纤测温系统中,系统的空间分辨率、温度分辨 率、时间分辨率和测温距离相互制约。 为设计满足船舶电力系统在线监测需求的测温系统,分析了系统空间分辨率的影响 因素,并在此基础上建立了基于光时域反射技术的分布式光纤测温系统的等效模型,分析了不同影响因素之间的主次关系; 基于拉曼散射光强度公式推导出了准确性更高的系统温度分辨率影响模型;在此基础上得到了空间分辨率、温度分辨率、时 间分辨率和测温距离之间的相互影响公式,为分布式光纤测温系统的性能指标设计提供了参考,在测温距离较短时,通过进 一步增大累加次数和减小泵浦光脉宽,可在保证空间分辨率和时间分辨率的条件下提高空间分辨率。 搭建实验平台对所提 出的方法进行验证,通过调节累加次数和脉冲宽度在 500 m 的测温距离达到了温度分辨率 0. 65℃ 、空间分辨率 1 m、时间分 辨率 1 s 的分辨率指标。     

利用超短FBG光谱线性区的传感解调系统

为了研究一种星载光纤光栅传感解调系统,通过高掺锗光纤载氢增敏和优化紫外曝光功率,实现了栅区长度小于0.5mm,反射率大于40%,3dB带宽大于5nm,反射谱边缘有效线性区域大于2nm的超短光纤光栅的写制。提出了一种将超短FBG作为传感器件,利用其光谱线性区进行传感解调的方法。将中心波长位于光谱线性区域的稳频激光入射到超短光纤光栅,随着超短光纤光栅光谱的漂移,反射光的功率随之变化。由于稳频激光位于线性区域,返回光功率与光谱漂移量呈线性关系,因而可实现传感测量。将该系统用于应变和温度的测量,结果表明,光功率随应变、温度变化具有较好的线性关系,线性度分别为0.997和0.999,灵敏度分别为54.59nW/με和230nW/℃。该方法可用于温度及应变的精确测量,并且具有结构简单、功耗小、测量空间分辨率高等潜在优势。     

光子晶体光纤中超连续谱宽与波长关系的研究

采用分步傅里叶方法模拟了激光脉冲在光子晶体光纤中超连续谱的产生和非线性传输。计算和分析了初始光脉冲的峰值功率和非线性效应对超连续谱形状和带宽的影响,另外,还发现了初始光脉冲的不同波长对超连续谱的频谱宽度也有直接影响。     

基于分布式光纤的实验室环境温度均匀性测量

分布式光纤作为一种新型温度探测器,可实现沿光纤分布线或点的实时温度测量。将光纤立体布局可获得实验室三维空间的温度分布,采用编码激光脉冲串及单一高灵敏雪崩光电探测器、低噪声放大电路、高速数据采集及信号处理模块等,进行了系统设计、制作、测试与分析,提高了测温灵敏度、定位精度与空间分辨率。应用与测试结果表明,分布式光纤测温系统可以实时、连续地测量实验室的环境温度,在掌握实验室环境温度均匀性方面具有独特的优势,具有实用与推广价值。     

埋地热力管道泄漏土体温度场光纤监测

分布式光纤温度传感器在热力管道泄漏监测中具有较好的应用前景,但受空间分辨率的限制,分布式光纤传感器对泄漏特别是小漏引起的局部温度变化的测量精度较低,使得测量温度场与实际温度场有较大差异。提出了一种建立两种温度场之间对应关系的方法。通过设计实验来模拟实际泄漏情况,采用拉曼光时域反射仪(ROTDR)、热敏电阻(TSR)测量泄漏土体温度场,对两种测量结果提取特征值,采用人工神经网络建立两种温度场之间的映射关系。结果表明,特征值提取方法合理,人工神经网络模型可以建立ROTDR光纤测量温度场与实际温度场之间的定量关系,从数据处理角度提高了分布式光纤传感器的测试精度,并为小漏预警研究提供参考。     

Zigzag pattern of Brillouin OF sensor for spatial resolution enhancement

Brillouin optical fiber (OF) sensing technology shows superior potential for structural health monitoring with the advantages of distributed strain and temperature measurement, immunity of electromagnetic interference and so on. However most of current commercial Brillouin OF sensing systems have encountered spatial resolution bottleneck, which cannot deal with local high-precision measurement. A zigzag pattern of Brillouin OF sensor is developed explicitly for spatial resolution enhancement in this paper, and a relative zigzag optical fiber sensor is produced and packaged by fiber reinforced polymer (FRP). Their characteristics are studied by using the strain measurement of one small-size uniform strength beam. From the experiments, the zigzag pattern exhibits excellent performance for strain measurement with high-precision and enhances the spatial resolution to a certain degree without changing the Brillouin sensing instrument’s performance itself.     

喇曼型分布式光纤温度传感器温度分辨率的理论分析

本文对喇曼型分布式光纤温度传感器的温度分辨率提出一个理论分析方法,得出理论计算式,并具体分析了单模光纤传感系统和实际分布式光纤温度传感器。     

基于PPP-BOTDA分布式光纤传感技术的管道健康监测应用研究

基于布里渊光时域分析(BOTDA)的分布式光纤传感技术已经逐渐广泛应用在各种民用、公用设备的应变与温度监测中.尤其是近年来兴起的一种新型传感技术:脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA),通过引入预泵浦脉冲,获得了厘米级的空间分辨力.介绍了PPP-BOTDA技术的工作原理,阐述并探索研究了该新兴技术具有的优势与...     

Optical fiber distributed temperature sensor using short term Fourier transform based simplified signal processing of Raman signals

A simplified technique using short term Fourier transform to reduce the errors in distributed temperature measurement with a Raman scattering based optical fiber sensor system is presented. The two main sources of errors are differential attenuation to anti-Stokes and Stokes signal by fiber and local change in Stokes due to change in temperature. The proposed technique compensates these errors and extracts correct temperature profile in spite of practical difficulties encountered in applying the theoretical concept. Moreover proposed technique is less complex, self-reliant, can tolerate variation in laser power, requires less dead zone and suits automation using embedded solution. Results of measurement carried out, using the system developed at RRCAT, Indore, for two hot zones having spatial width of 1.9 m (kept at 56 °C) and 1.5 m (kept at 78 °C), located at 47 m and 85 m respectively, show that these parameters can be recovered with significantly small errors.     

一种红宝石荧光光纤温度传感器的研究

介绍一种基于具有稳定的物理和化学性能、价格便宜的红宝石晶体荧光光谱温度特性的光纤温度传感器的原理及系统设计方法。研究结果表明,该光纤传感器具有性能稳定、成本低的特点,特别适合于对大型机电设备内部温度以及各种加热炉、感应炉的温度测量。     

高分辨率麦克尔逊光纤应变传感器

运用麦克尔逊干涉结构,采用氦氖激光、单模光纤、光纤耦合器等器件构成光纤应变传感器,利用除法器消除光源幅度干扰,提高系统的分辨率.本文采用在光纤端面镀反射膜的方法提高抗干扰能力;输入、输出在同一侧便于使用;实验结果表明所设计的传感器是正确和可行的.     

NOVEL SPECTRUM ABSORPTION OPTICAL FIBER METHANE SENSOR

Based on spectrum principle and analyzing the infrared absorption spectrum of methane, a kind of optical fiber methane gas sensor and its system are developed. DFBLD(Distributed feedback laser diode) in 1 300 nm waveband is used as illuminant and phase-detecting technology is used to cany out harmonic wave detecting the concentration of methane. The sensitivity can arrive at 10-5. Experiments results show that the performance targets of the sensor such as sensitivity can basically satisfy the requests of methane detection.