布里渊散射分布式光纤传感技术的研究进展

阐述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术测量光纤温度/应变的基本传感原理。介绍了基于光时域反射仪发展起来的几种传感技术,布里渊光时域反射(BOTDR)、布里渊光时域分析(BOTDA)、布里渊光频域分析(BOFDA)分布式光纤传感技术,特别对BOTDR的原理和典型系统方案进行了详细的介绍。最后,叙述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术当前的进展和趋势。     

基于BOTDA的分布式光纤温度传感测量实验研究

为了进一步提高布里渊光时域分析(BOTDA)的测温精度,基于BOTDA的原理,构建了温度传感测量系统。测温实验发现,测温光纤的保护层厚度影响了其测温的精度;裸纤直接测温的精度较高,但也易受外界影响,且易断,故改进光纤的保护层可以提高其测温精度。提出一种将导热硅脂涂敷在光纤上进行测温试验的方法,提高了温度测量的准确性。     

基于SVD的BOTDA测温系统的解调算法研究

基于布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA)的分布式光纤传感器具有测量范围远、精度高、可测温和测应变等优势，目前在大范围、长距离传感领域中广泛应用，如桥梁、建筑、道路等。然而目前大部分布里渊散射信号都是运用洛伦兹拟合算法进行寻峰解调，解调精度受噪声影响较大。提出一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)的降噪寻峰算法，利用Hankel矩阵对测温信号进行升维，对BOTDA测温系统的仿真信号进行分解，并通过实验验证了利用SVD对测温信号降噪来提升测温精度的可行性。     

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.     

基于测温准确性的BOTDA空间分辨率规范研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术因能同时监测温度和应变而迅速发展,目前仅少数国家研制了测试布里渊频率偏移量的专用设备—布里渊时域分析仪(BOTDA,Brillouin optical time domain analyzer)。BOTDA测量频谱偏移量的准确性与设备的物理参数—空间分辨率有密切关系,目前对BOTDA空间分辨率尚无明确定义。从测温准确度、信号分析及厂家自定义等角度出发给出4种不同定义,并通过实际测温实验对4种定义方法进行比较。结果表明,对于标称分辨率为0.5 m的设备,采用不同定义时得到的空间分辨率在0.5~0.8 m之间变化,其中-3dB带宽定义严谨规范,而测温准确度定义更符合实际应用需要。     

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。     

分布式光纤传感器温度与应变区分的研究

针对分布式光纤传感器系统中温度和应变同时存在的问题,给出了一种联合受激布里渊散射(SBS)和后向瑞利散射来解决此类交叉问题的方法.根据光纤中SBS,后向瑞利散射与施加在光纤上的温度和应变的相关特性,分析了温度和应变对SBS,瑞利散射的影响.数值求解出在泵浦光入射端接收到的SBS信号光功率和后向瑞利散射光功率.由应变补偿并解调SBS信号光功率获得温度信息,并分析了应变对温度精度和空间分辨率的影响.     

布里渊功率应变系数的理论分析

布里渊功率和应变的关系是分布式布里渊光纤温度和应变传感的基础之一.根据耦合方程,得出了布里渊信号的表达式.再根据布里渊增益系数的表达式,推导了布里渊增益系数和应变的关系.以此为基础,得出了布里渊功率和应变的关系.计算机仿真显示,布里渊功率应变系数随着传感距离的增大而减小.     

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.     

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.     

光纤中光散射及在分布式传感技术中的应用

分布式光纤传感器的应用前景十分诱人，分析讨论了光纤喇曼散射、布里渊散射及由这两种散射机理构成的分布式光纤温度、应变传感器的原理和系统。     

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.     

新型埋入式长距离应变光纤传感器研制及性能研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术可检测长距离光纤沿线的分布式应变和温度,非常适用于结构健康监测.但如何保证传感光纤在铺设及后期监测过程中的安全性是其应用于土木工程领域的关键问题.介绍了一种新型埋入式长距离光纤传感器的研制方法,首先在结构施工过程中根据监测网设计预埋微管,再通过气吹技术将传感光纤铺设至微管内部,最后利用...     

光纤温度传感器在航空测控中的应用

分析了航空测控系统中温度测试需求和光纤温度传感器测试原理，设计了应用光纤温度传感器的航空发动机温度测试系统，对系统中关键技术－－光纤连接技术进行了详细的讨论。     

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。     

基于受激布里渊散射效应的高精度可编程光滤波器

高速光通信系统、微波光子系统以及高精度光学计算等前沿应用领域都需要对光信号进行高精度处理,其核心是对光波频谱、微波频谱以及时域脉冲进行高精度调控。高精度可编程光滤波器是实现上述功能的上佳选择:通过对光谱的可编程滤波可直接实现光波频谱的调控,通过将微波信号加载到光波再对光谱进行可编程滤波可实现对微波频谱的调控,通过频谱调控结合时频变换可实现对时域脉冲的调控,从而实现大多数的光信号处理功能。因此,高精度可编程光滤波器是光学信息处理相关领域的核心仪器设备。本文介绍了可编程光滤波器的几种实现方案,着重介绍基于受激布里渊散射效应的高精度可编程滤波器的相关研究进展及关键技术。     

扰偏器驱动电路的新型程控放大器设计

自发布里渊散射分布式光纤传感系统中的扰偏器需要高速驱动电路来驱动。讨论了现有程控放大器的特点,在指出其不足之处的同时,提出了一种使用模拟乘法器和数模转换器实现程控放大器的新设计方案。这种新放大器拥有高转换速率和带宽,其增益由单片机输出的数字量控制,不仅可以用来驱动扰偏器,还适用于其它智能仪表和自动控制系统。     

相干自外差电域扫描布里渊光纤传感系统方案设计及测量精度分析

提出了一种同时测量布里渊频移和功率变化的新方案,同时对系统的布里渊频移测量精度进行了分析.从传感光纤反射回来的光经光电探测器外差接收后分成两路电信号,一路用于检测布里渊散射信号整个光谱范围内的功率,另一路用于检测布里渊频移.通过改变本地电信号的频率对信号进行扫描和窄带滤波,从而实现了布里渊频移的精确测量.