布里渊散射分布式光纤传感器

介绍了基于布里渊分布式光纤传感器的进展和发展趋势,以及应用后向布里渊散射测量光纤温度／应变的基本原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的BOTDR（布里渊光时域反射）、BOTDA（布里渊光时域分析）及BOFDA（布里渊光频域分析）分布式光纤传感器的原理及各种实施方案,并指出还存在的问题。     

微波外调制BOTDA光纤传感系统

通过微波电光调制和光纤光栅滤波产生连续泵浦光信号,声光调制产生脉冲信号,设计了一个基于布里渊光时域分析（BOTDA）技术的单端光纤传感系统。该系统通过扫描微波频率实现布里渊谱的测量,进而获得传感光纤上温度和应变的数据。对系统空间分辨率、测量时间等性能进行了分析,并对布里渊信号进行了仿真。     

分布式光纤应力检测技术的性能分析

为防止光缆损坏和断裂,需要对光缆受力情况进行检测。为此对BOTDR（布里渊光时域反射）、BOTDA（布里渊光时域分析）、干涉型、光纤光栅型四种光纤应力检测技术的原理和结构做了介绍,对每种检测技术的信噪比进行了分析,得出BOTDA和光纤光栅型系统的信噪比较大,最后对每种技术的优缺点进行了总结,介绍了各种技术的应用范围。     

应用布里渊传感技术监测电缆绝缘老化

分析了地下电缆绝缘老化机理,给出了光纤布里渊温度和应变分布同时测量原理.针对地下电缆绝缘老化故障点附近出现高温、高应变的现象和现有监测方法存在的问题,在比较几种现有布里渊测量方案的基础上,设计了基于布里渊光时域反射技术的地下电缆绝缘老化在线监测系统,并对系统的监测方法和组网方式进行了探讨.     

基于BOTDR技术的OPGW在线监测研究

为保证电力系统通信的安全运行,实时监测 OPGW(光纤复合架空地线)的运行状态,提出了基于 BOTDR(布里渊光时域反射)技术对 OPGW线路温度和应变实时监测的方法。采用加温加压的方法,对 OPGW纤芯 G.652光纤的温度和应变系数进行了标定,基于实验结论,对现场运行的 OPGW线路温度和应变的分布进行了研究。同时采用差值法和相对值法分别对温度和应变引起的故障进行了分析,分析结果表明,该系统能实现 OPGW分布式温度和应变的实时测量和故障点定位。     

支吊架结构输油管道应变仿真及光纤布里渊散射实验研究

为了有效检测输油管道应变,首先,提出采用有限元软件对支吊架结构输油管道施加载荷,仿真管道表面应变分布,从而优化分布式光纤输油管线应变检测排布方式;然后,在实验中将传感光纤沿轴向黏贴于管道外表面,通过布里渊光时域分析仪（BOTDA）测量光纤布里渊频移,以对管道表面应变分布进行实时监测。对比仿真和实验数据可知,管道顶部和底部对应变敏感,且管道表面应变分布的仿真结果与实验数据基本吻合。     

基于BOTDA的分布式光纤传感技术研究进展

文章阐述了布里渊光时域分析(BOTDA)的原理以及布里渊频移与温度和应变的关系,对目前国内外的研究现状,从研究方法、温度、应变和空间分辨率及测量动态范围等方面进行了详细介绍.分析了国外现有的基于BOTDA技术的商用化产品及具体指标,以及BOTDA技术存在的主要问题.最后给出了基于BOTDA技术的光纤传感技术的应用领域和发展趋势.     

分布式光纤光栅测温技术在线监测电缆温度

简要介绍了分布式光纤光栅测温技术的基本原理和特点,探讨该技术在电缆温度在线监测中的应用前景。对光纤光栅温度传感器的封装进行了优化设计,并将其安装在220 kV高压电缆上进行为期一年的现场试验,考察了系统的测温精度、响应时间及运行可靠性等指标,试验结果表明该技术测温误差小、响应时间短、运行可靠且能实现长距离测量,可有效应用于电缆温度在线监测,为电缆载流量的确定提供有效的参考依据,避免电缆火灾事故。最后在工频击穿试验中验证了该技术为电缆绝缘在线监测提供了一种新的思路和方法,值得推广。     

基于BOTDA的电力特种光缆应力应变研究

为解决光缆机械特性监测盲区,防止因机械性能劣化而产生的故障隐患,对光缆中光纤余长理论和BOTDA(布里渊光时域分析仪)、OTDR(光时域反射仪)监测原理进行研究。采用BOTDA监测技术,对光缆中光纤的应变进行了监测实验。结合理论分析,得出光纤应变随光缆的应力应变及机械特性变化的关系,能够对光缆机械性能劣化起到预警作用,防患于未然。     

基于BOTDA传感技术的空间分辨率研究

空间分辨率是BOTDA传感系统的一个重要参数,其主要取决于泵浦脉冲光的宽度。为了提高BOTDA系统的空间分辨率,在不改变泵浦脉冲光宽度的情况下,采用螺旋式盘绕传感光纤的方法,分析了布里渊散射传感原理,理论上分析采用螺旋式盘绕光纤对提高实际测量空间分辨率的影响。实验中泵浦脉冲光宽度为10 ns,BOTDA系统采样间隔为0.4 m。采用1 m长螺旋式盘绕传感光纤监测0.5 m管线轴向温度分布,监测空间分辨率为0.5 m。分析结果表明,采用螺旋式盘绕光纤更有利于提高监测管线温度场的空间分辨率。     

基于BOTDA的海缆监测系统振动信号降噪方法研究

搭建了基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆(海缆)振动信号监测模拟实验系统,通过实验获得了锚砸、冲刷、摩擦3种工况下的海缆振动信号.针对振动信号含有大量噪声,提出TSA-VMD-MPE降噪方法.利用被囊群算法(Tunicate Swarm Algorithm,TSA)优化变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD),获取VMD分解层数与惩罚因子的最优值,对振动信号分解获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)分量;利用IMF与原始信号的相关性及IMF的方差贡献率联合来确定IMF的多尺度排列熵(Multi-Scale Permutation Entropy,MPE)阈值,对振动实验信号进行降噪.实验结果表明:所提降噪算法使3种海缆振动信号信噪比平均提高了12.0296 dB;将提出的MPE阈值方法应用于EEMD与CEEMD算法也获得了良好的降噪效果.     

光缆拉伸应变分布测量的新方法：布里渊光纤时域分析技术

通信光缆拉伸应变分布测量对于保证光纤通信线路的长期可靠性具有十分重要的意义。文章论述了布里渊光纤时域分析技术的背景、现状、描述了该技术的基本原理，存在的问题以及目前研究的最新进展。     

BOTDA传感系统的布里渊频移提取方法研究进展

随着布里渊光时域分析(BOTDA)传感技术在许多大型基础工程设施安全监测中的广泛应用,对测量精度和实时性的要求日益提高.采用传统的最小二乘曲线拟合方式对布里渊散射谱进行布里渊频移提取,其测量结果的精度依赖于参数初始值的选取和噪声的影响,并且拟合算法的参数迭代求解过程增加了数据处理的时间,降低了工程实时性.文章综述了多种非线性参数优化估计的曲线拟合算法和基于神经网络的布里渊散射谱特征提取的混合优化算法,介绍了无需经过曲线拟合的互相关法(XCM)、深度学习法(DL)和亚像素级精度的重心提取算法(CDA),这些算法能适应更大的扫频步长,实时性更好.     

融合BOTDA的光缆在线监测系统架构

文章系统研究了在当前EFOMS(光缆在线监测系统)上集成BOTDA(布里渊光时域分析)技术设备控制的可行性及相关方案设计,并且按照该方案分别针对EFOMS监测中心和监测站的功能结构进行改进,组建了更为完善的新一代电力特种光缆在线监测系统。该系统相比普通光缆监测系统提供了针对应力及温度的分析和测量,这对光缆分析具有重要意义。     

海缆布里渊光时域反射信号的去噪方法研究

为了从噪声背景中有效地提取光电复合海缆的布里渊光时域反射信号,根据信号的特点,提出了采用小波阈值法对实时信号进行去噪处理。针对小波阈值去噪参量设置的基础性问题,通过理论分析和实验对比确定了适于海缆布里渊光时域反射信号去噪处理的最优参量,并与中值滤波、均值滤波的去噪效果进行了对比。结果表明,相对于两种传统的滤波方法,最优参量下的小波阈值法能有效去除噪声,不仅信噪比提高了14.1dB,而且能检测出100με的应变变化。该研究对于探索海缆布里渊光时域反射信号的高效处理方法具有重要参考价值。     

光电复合海缆温度场建模分析及在在线监测中的应用

为了有效监测光电复合海缆的绝缘状况,基于迭代法改进了IEC60287电缆载流量和温度场计算标准,在有限元数值分析软件包COMSOL中基于热电耦合模块建立了110 kV YJQ41300 mm2海缆温度场模型,与改进IEC60287标准比较验证了建模方法的准确性,在此基础上确定了不同载流量下海缆模型最佳的分析范围。建模研究了海缆正常运行和绝缘性能下降情况下载流量和环境温度对光纤温升的影响;采用介质损耗表征绝缘状况,分析获得了典型介损值下光纤相对温升的变化规律。结果表明:正常情况下光纤温升随载流量的增加近似成平方增大,随环境温度的增加近似线性增大,增速较慢;海缆绝缘性能下降时光纤相对温升随tan的增加成正比增大,相对而言,受环境温度的影响很小。根据上述研究,提出了基于光纤相对温升和海缆载流量的介损计算公式和基于光纤相对温升的海缆绝缘状态监测方法。较之现有基于电气量的绝缘监测方法,该方法不易遭受电磁干扰的影响。在光电复合海缆在线监测方面具有参考应用价值。