基于单斜坡的分布式光纤温度传感适用性研究

传感器是配电物联网的基础,尤其是基于布里渊散射的分布式光纤传感器应用日益广泛。为了提高基于布里渊散射的分布式光纤传感的测量速度,为基于温度的电气设备状态感知奠定基础,对单斜坡法在光纤沿线温度测量的适用性进行了研究。编程实现了基于伪Voigt模型的谱拟合法和单斜坡法的计算机程序,针对不同信噪比的布里渊谱分别采用谱拟合法和单斜坡法计算光纤沿线的温度。结果表明,在一定的信噪比和光纤沿线布里渊频移波动程度范围内,单斜坡法的计算准确性可以达到与谱拟合法相近程度,但谱测量时间可以缩短为后者的几十分之一,对应的计算时间仅为谱拟合法的1/758。研究了信噪比、布里渊频移和线宽不确定度对误差的影响,结果表明,随信噪比(以dB为单位)增加,温度误差快速下降,然后逐渐趋于稳定值;随布里渊频移与工作点差距的增加,温度误差增大,且加速度随二者差距的增大而增大;温度误差随线宽偏差的增大而增大。     

多模光纤布里渊散射角及频移的分析与计算

为了确定多模光纤布里渊频移的取值范围,进而评价多模光纤布里渊分布式传感系统的性能,从多模光纤的结构出发,根据射线光学理论分析了多模光纤中的布里渊散射过程,提出了确定布里渊散射角取值范围的方法,得到了阶跃型和渐变型多模光纤布里渊散射角的取值范围为两倍的全反射临界角到π,进而得到布里渊频移的变化范围为10.978~11.083 GHz,该结论为多模光纤布里渊分布式传感系统的设计和优化提供了理论依据。     

多模光纤布里渊散射效应研究进展

面对人们日益增长的光纤传感需求,多模光纤的容量优势为解决单模光纤的容量壁垒、实现高精度的多参量光纤传感测量提供了新思路。理论分析了多模光纤的模式特性,综述了多模光纤模式耦合及偏振的研究进展,重点介绍了多模光纤中布里渊散射的阈值、增益谱和布里渊频移的国内外发展动态,分析了未来光纤传感的发展方向。     

多模光纤不同传输模式的布里渊散射特性

针对多模光纤的分布式传感系统受多模光纤布里渊散射特性的影响,利用有限元仿真得到多模光纤6种典型传输模式的电场分布,并从布里渊频移、线宽、峰值增益和布里渊散射谱4个方面仿真研究了单一模式和模式叠加情况下多模光纤的布里渊散射特性。仿真结果表明:多模光纤不同传输模式的线宽和增益峰值都随着模式阶数的增加略有减少,布里渊频移随模式阶数减小而明显增加;在不受应变和温度影响的情况下,多模式叠加后布里渊散射谱相较单一模式线宽发生展宽,增益峰值大幅减小。     

基于少模光纤的单端BOTDA温度传感研究

提出了一种基于少模光纤的分布式温度传感系统,理论分析了少模光纤的布里渊散射谱和温度传感特性,将光纤末端产生的菲涅尔反射光作为探测光,搭建单端结构的布里渊光时域分析(BOTDA)系统,实现阶跃折射率两模光纤的温度传感测量。实验结果表明,阶跃两模光纤的布里渊频移与温度呈良好的线性关系,并在1km长光纤上实现了4.5m的空间分辨率、6.29℃的温度测量精度。     

边缘检测技术在分布式光纤传感中的应用

提出了采用双边缘技术测量光纤传感中的布里渊频移。利用边上信号对频率变化敏感的特点，提出了边缘检测技术，并通过设置最佳的工作点，使系统工作在最敏感的点上。理论分析表明，为实现0．5MHz的布里渊频移测量精度，通过测量最大信号的常规检测所需的信噪比为65．1127dB．单边缘检测所需的信噪比为37dB，双边缘检测所需的信噪比为31dB。所以，在相同信噪比下，与常规检测技术相比，边缘检测技术可以大大提高布里渊频移测量精度。     

浅谈单模光纤和多模光纤

在光纤通信系统中,用于传输信息的光纤按其传输特性又要分为单模光纤和多模光纤,在此我就其传导模式,各自特性及一些重要参量对单模光纤和多模光纤进行简单介绍。 一、光纤的传导模式 我们知道,由于光在不同介质中的传播速度不同,光线经过两个不同介质的交界面时,就产生折射。当光线由光密媒质射向光疏媒质,其折射角将比入射角大。我们适当改变入射角时,会使折射角Qo=     

基于小波变换的BOTDR光纤温度传感系统去噪声研究

提出了一种利用小波变换技术对布里渊光时域反射(BOTDR)光纤温度传感系统测量数据进行去噪处理的方法．并根据分布式温度测量信号的特点,选择合适的小波函数,利用信息论中熵的概念来确定小波分解层数,最后用某发电机组现场的实测数据进行了验证。实例表明,该方法能有效消除噪声,并在很大程度上缩短了温度测量周期,提高了系统的实用性。     

基于布里渊散射的外差检测式光纤传感系统性能分析

在对基于布里渊散射的分布式传感原理分析的基础上,给出了一种外差检测式BOTDR传感实验系统,对其性能进行了详细地分析.并在理论推导的基础上,与实验结果进行了对比,实验结果验证了理论分析的正确性.     

BOTDR在光缆生产工艺中的应用

文章首先介绍BOTDR测试光纤应变分布的原因，然后介绍介绍了TOTDR测试、分析层绞式光缆的生产各工序过程所引入的光迁应变大小的一种方法，事实证明，这一方法对于分析光缆各生产工序的控制状态十分有效。     

多模光纤布里渊散射阈值理论分析与计算

针对目前受激布里渊散射(SBS)阈值研究主要针对单模光纤,而对多模光纤研究较少的现状,理论分析和计算了多模光纤SBS阈值特性。结果表明:对于多模光纤,由于其多个模式的布里渊增益谱叠加导致频谱展宽,其布里渊增益谱最大增益1.667 5×10-11 m/W较单模光纤偏低。根据多模光纤布里渊散射增益,通过SBS阈值公式获得了50/125μm阶跃折射率多模光纤和渐变折射率多模的SBS阈值与光纤长度、衰减系数、纤芯半径之间的关系。理论分析可知,阶跃折射率多模光纤的SBS阈值是渐变折射率多模光纤的4.5倍,更不容易发生SBS非线性效应。     

双倍布里渊频移的多波长掺铒光纤温度传感器

为了实现高灵敏度的光纤温度传感,提出并验证了一种具有双倍布里渊频移间隔的多波长掺铒光纤温度传感器.实验采用1558.214 nm波长的激光输出作为布里渊泵浦,经掺铒光纤放大器放大后再通过由2个三端口环形器和1段20 km的单模光纤构成的双倍频布里渊增益腔,其中单模光纤既是布里渊增益介质又是温度传感元.实验结果表明:在产...     

基于七芯光纤的迈克尔逊干涉型光纤温度传感器

为了实现对环境温度的精确测量,提出了一种基于七芯光纤(seven-core fiber, SCF)的迈克尔逊干涉型温度传感器。该传感器由单模光纤(single mode fiber, SMF)和SCF熔锥构成,当光由SMF进入SCF时,由于光纤直径的急剧变小,在光纤细锥区域会激发出SCF中的高阶模,这些高阶模与纤芯基模经SCF端面反射后,再次回到细锥区域时发生干涉,并经由SMF输出。制作了不同长度SCF的传感器样品,并分别进行了温度传感实验研究。温度响应实验结果表明,在20—160℃温度范围内,长度为47 mm的传感器的温度灵敏度为0.127 4 nm/℃,拟合线性系数为0.998 3,温度测量分辨率为0.007 8℃,稳定性实验测得传感器的测量标准偏差为0.289 6℃。该温度传感器结构紧凑、易于制作、成本低廉、灵敏度高且测量范围大,在温度监测领域具有一定的应用潜力。     

基于动态布里渊线宽的海水温度反演

为了研究不同盐度下布里渊线宽发生改变时海水温度的变化状况,采用动态布里渊线宽的方法,推导出海水温度的计算公式。通过选取不同的海水盐度进行计算机模拟,得到了动态布里渊线宽下海水温度相应变化的结果,以及布里渊线宽频移与温度的曲线和不同海水盐度下水温对于布里渊线宽的独立性曲线,模拟仿真数据与实际实验结果基本一致。结果表明,基于动态布里渊线宽的海水温度反演方法具有测量精度高、信噪比高等优点,可广泛应用于清澈海水、以及近岸浑浊海水的精确测量,对海况监测、近海国防都具有重要的应用价值。     

Temperature sensing capacity of fiber Bragg grating at liquid nitrogen temperature

According to the temperature sensing model of the fiber Bragg grating (FBG), a theoretical method of temperature sensing capacity of FBG is proposed. Based on the temperature sensing model of FBG, a temperature sensing experiment was completed at liquid nitrogen temperature (-196℃). The theoretical and experimental results were compared and analyzed, which show that at liquid nitrogen temperature or in a large-scope temperature sensing, the relationship between thermal variation △T and relative shift of reflected center wavelength △λB/λB of FBG is nonlinear and conic multinomial.     

一种高分辨率分布式光纤温度传感系统的研究

文章介绍了一种高分辨率分布式光纤温度传感系统,该系统利用光波在光纤中传输时的拉曼散射效应,探测其背向拉曼散射光强度,并根据反射光强与温度的关系来进行传感光纤沿途温度的探测.文章详细探讨了系统的工作原理,搭建了实验平台,并进行了温度传感实验.实验证明,系统的温度精度达到0.1 ℃,空间定位分辨率为1 m.     

飞秒写光纤光栅激光器有源高温传感技术

针对光纤光栅型光纤激光器有源温度传感技术只能进行较低温度以及较小范围温度测量的问题,提出一种飞秒写光纤光栅型光纤激光器高温传感测量系统.将飞秒写光纤光栅嵌入到光纤环形腔结构中,同时作为温度敏感元件和激光波长反馈器件,设计搭建了飞秒写光纤光栅型激光器光路.此光路系统输出光信号带宽为3.45 GHz峰值强度为31.94 d...