分布型光纤温度传感器系统及其应用

介绍二种新颖的用于实时测量空间温度场分布的分布型光纤喇曼光子温度传感器系统，在ＤＯＦＴＳ中，Ｒａｍａｎ光子是信息载体，光纤是传输媒体也是传感媒体，本文讨论了系统的工作原理，结构，特性及应用。     

红外分布光纤温度传感器系统及特性研究

利用光纤喇曼散射的温度效应和光纤的光时域反射（ＯＴＤＲ）技术研制了应用于空间温度分布场实时测量的红外分布光纤温度传感器系统（ＩＲ－ＤＦＴＳＳ），在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体，在１ｋｍ传感光纤上采样２００点，并能对测温点定位。本文对系统主要特性进行了分析和讨论，实验结果如下：系统的测量范围０－１３０℃；测温准确度±２℃；测温分辨率０．１℃；光纤传感探头的空间分辨率为４ｃｍ；自由展开光纤空间分辨率小于１０ｍ，测量时间小于４０ｓ。     

实现高空间分辩率分布式光纤传感器的理论分析

较深入地分析了现已提出的分布式光纤传感器（ＤＯＦＳ）方案所存在的优、缺点。着重研究了如何实现高空间分辨率ＤＯＦＳ。并对利用孤子效应来提高喇曼散射ＤＯＦＳ的空间分辨率进行了分析。最后指出应考虑的两个方案。     

单模光纤偏振模色散的测试

偏振模色散在近年来成为光纤光缆的一个重要特性参数。本文着眼于ＰＭＤ测试的原理和方法，首先指出注重ＰＭＤ的统计特性是进行ＰＭＤ测试的一个重要原则；绾而按频域和时域对测试ＰＭＤ的方法进行分类，并分析了目前常用的几种ＰＭＤ测试方法，例如ＪＭＥ，ＷＳＥＣ，ＰＳＰ，ＩＦ，ＷＳＦＦＴ和ＰＯＴＤＲ法，讨论了它们各自的优缺点。最后对这些测试方法进行了有益的比较。     

喇曼散射的数值仿真及其应用探索

为了研究喇曼散射的全过程及其规律,首先,采用数值仿真的方法,基于对喇曼散射耦合微分方程的量纲重新匹配,演示喇曼散射光谱产生及其演化的过程,给出自发喇曼散射向受激喇曼散射过渡的结果。结果表明:阈值的意义突出,阈值前后的喇曼散射光谱截然不同;抽运光强大于阈值以后,喇曼散射光谱呈现出三个典型规律,即抽运光强和散射光强峰值出现的光纤长度呈反向关系;抽运光强越大,散射光强峰值和抽运光强的比值越大;散射光谱在同级内和不同级间都存在能量红移。然后,在已有研究的基础上,总结喇曼散射的各种实际应用,特别是应用于光纤喇曼放大器的研制。对于喇曼散射的理论和应用研究以及相应的实验工作有一定的参考价值。     

［（Cdse）_m（ZnSe）_n］_p－Znse多量子阱中的多声子散射

对用原子层外延方法，在［００１］晶向ＧａＡｓ衬底上生长的［（Ｃｄｓｅ）ｍ（Ｚｎｓｅ）ｎ］ｐ－ＺｎＳｅ应变量子阱结构，在１０～３００Ｋ温度范围内测量了喇曼散射光谱，观察到两种类ＺｎＳｅＬＯ声子限制模．利用改变样品温度和入射光能量实现了共振喇曼散射，观察到高达７阶的类ＺｎＳｅＬＯ声子模．并讨论了多声子喇曼散射和热萤光过程的区别．     

掺铒光纤放大器的原理及应用

光纤放大器是光纤传输系统的关键部件之一,它的应用对光纤通信系统产生了巨大的影响,引起了光纤通信领域中一场新的变革。目前光放大器主要有掺稀土元素光纤放大器、受激拉曼散射(ＳＲＳ)和受激布里渊散射(ＳＢＳ)光纤放大器及半导体光纤放大器三种类型。其中以1550ｎｍ的掺铒光纤放大器(ＥＤＦＡ)最为成熟。1　掺铒光纤放大器的工作原理1.1　掺铒光纤放大器的基本模型ＥＤＦＡ的基本模型如图1所示,ＥＤＦＡ的组成分光路部分和电路部分。光路部分包括掺铒光纤(ＥＤＦ)、泵浦光源、光隔离器、光合波器(ＷＤＭ)、光耦合器;电路部分包括微处理…     

OPO—CARS测温技术的理论分析与实验研究

本文通过理论分析和实验结果，叙述了在宽带单脉冲反斯托克斯喇曼散射光谱（ＣＡＲＳ）法温技术中，利用光参量振荡器（ＯＰＯ）代替以往常用的染料激光器作为斯托斯光源的可行性问题。理论分析指出，测温范围在２２００Ｋ以内，采用ＯＰＯ作为斯托克斯光源是可行的，并利用该实验装置实测酒精灯火焰中的温度分布，其结果与辐射温度计测量结果比较的误差为４％以内。     

相干反斯托克斯喇曼散射光谱在推进剂火焰温度和浓度测量中的应用

相干反斯托克斯喇曼散射光谱在推进剂火焰温度和浓度测量中的应用冯振芳，高雅允，金伟其（北京理工大学工程光学系北京１０００８１）本文介绍了利用相干反斯托克喇曼散射（ＣＡＲＳ）光谱测量推进剂火焰温度和浓度的原理，并给出了实验原理图，表明了ＣＡＲＳ技术在推进...     

损耗对级联光纤RFA增益平坦度影响分析

增益平坦度是衡量光纤通信中喇曼光纤放大器的关键参数之一。文章从级联光纤实现喇曼增益谱平坦技术的分析理论入手, 改进了实现喇曼增益谱平坦的约束条件, 利用Matlab分析了光纤损耗对RFA增益谱平坦度的影响。结果表明: 在喇曼光纤放大器系统中, C波段各个光之间不同的损耗系数是影响增益平坦度的关键因素, 即信号光之间损耗系数的不同会引起喇曼光纤放大器的增益平坦度劣化, 各个被放大信号光之间的损耗系数相差越大, 则增益平坦度越差。     

Design of distributed Raman temperature sensing system based on single-mode optical fiber

The distributed optical fiber temperature sensor system based on Raman scattering has developed rapidly since it was invented in 1970s. The optical wavelengths used in most of the distributed temperature optical fiber sensor system based on the Raman scattering are around from 840 to 1330 nm, and the system operates with multimode optical fibers. However, this wavelength range is not suitable for long-distance transmission due to the high attenuation and dispersion of the transmission optical fiber. A novel distributed optical fiber Raman temperature sensor system based on standard single-mode optical fiber is proposed. The system employs the wavelength of 1550 nm as the probe light and the standard communication optical fiber as the sensing medium to increase the sensing distance. This system mainly includes three modules: the probe light transmitting module, the light magnifying and transmission module, and the signal acquisition module.     

30 km远程分布光纤拉曼温度传感器系统的实验研究

研制成功一套 30km远程分布光纤拉曼温度传感器 (DOFRTS)系统 ,采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理和 15 5 0nm掺铒光纤激光器作为抽运源及高速瞬态波形采样技术 ,累加平均等信号处理技术 ,提高了信噪比 ,解决了弱信号检测问题。使用智能化恒温技术 ,使主要元器件在恒温条件下工作 ,解决了工程应用中环境的适应性问题。经鉴定 ,远程分布光纤拉曼温度传感器系统的主要技术指标如下 :光纤长度为 31km ,测温范围为 0～ 10 0℃ (可扩展 ) ,温度测量不确定度为± 2℃ ,温度分辨率为 0 1℃ ,测量时间为 4 32s,空间分辨率为 4m。最后给出了远程分布光纤温度传感器系统性能的国内外对比表     

G652光纤中背向自发拉曼散射的增益特性

讨论了背向自发Raman散射脉冲在自生分布式G652光纤Raman放大器中传输的增益特性。实验发现，反Stokes Raman（ASR）和Stokes Raman（SR）自生分布式脉冲光纤Raman放大器的阈值抽运峰值功率是25．4W和18．0W。在入射功率为52W时，ASR和SR的增益分别为5．0dB和8．6dB。放大的反Stokes和Stokes背向自发Raman散射光时域反射（OTDR）曲线上放大的阈值时间位置随激发功率的增高前移并具有规律性。放大的ASR背向自发散射强度受光纤温度调制，具有温度效应，已应用于远程分布光纤Raman温度传感器系统。     

Optically—powered Optical Fiber Pressure Sensor of Diffused Silicon

In this paper an optically-powered optical fiber sensor for pressure mea-surement is introduced.Differential strain gauges of diffused silicon are emploped as sensing elements and a micro-consumption circuit is used in the probe.Pulse width modulation and pulse position modulation are adopted for signal processing.     

Optically Powered Pressure Sensor with Optical Fiber Link

An optically powered sensor for measuring pressure which is linked by optical fiber is developed in new scheme.Its pulse positio modulation(PPM)optical signal and op-tical supply power for electronics in probe are transmitted via a single optical fiber.The opti-cal power is carried by a 1300nm laser diode(LD)and the sensing data are carried by a 850nm LED.The remote ptobe uses all CMOS chips and particular modulations(PPM and PWM).Its electrical consumption including signal manipulation and LED driven current from optically converted is less than 100μW.The laser diode supplies 5mW optical power into fhe fiber.A Photodetector converts suffichently this power into electrical power to drive the whole probe operation.The optically powered distance gets up to 500m.The novel sen-sor combines optical fiber and electronies technology into a system.Because of using the prin-ciple of ratio measurement between measured and reference signals.as well as light feedback,the system is available with high reliab,outstanding accuracy and repeatability.     

New Colorimetric Pyrometer with Optical Fiber Link

Based on the concept of thermo-radiation theory,the principle of non-contact temperature measurement with optical fiber is introduced.The new pyrometer operates on the basis of two-way temperature signal division calculation via mrcrocom-puter signal processing system.Its design method and smart construction of the electro-optical system possess such advantages as high measurement accuracy,freedom from electric interference and other perturbations as well as flexible applications.The indica-tion scale of the measured temperature and experiment results are given in this paper.     

LMS算法在分布式光纤测温系统中的应用

信号采集和数据处理是分布式光纤测温系统的核心,信号中的噪声决定了整个系统的测量精度,空间分辨率,采集速度及最终的请求响应时间。通常系统采集到微弱的温度信息的反斯托克斯信号会被完全淹没在噪声中。因此,得到含有温度信息的有用信号就显得尤为重要。文中针对系统中噪声信号的特征,提出一种变步长的最小均方根自适应滤波算法,对拉曼散射的温度信号进行去噪处理并进行Matlab仿真。仿真结果表明,该算法有效提高了去噪的效果,从而可提升整个系统的测量精度,空间分辨率。     

Two－color Optical Fiber Pyrometer

Ｔｗｏ－ｃｏｌｏｒＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＰｙｒｏｍｅｔｅｒ①ＷＡＮＧＬｉｔｉａｎ，ＳＨＡＮＧＬｉｐｉｎｇ（ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６００４，ＣＨＮ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｒａｄ...     

基于anti-Stokes Raman散射温度效应的温度解调理论研究

激光脉冲进入光纤中,与光纤分子相互作用,产生Raman散射和Raylei曲散射。由于Raman散射具有温度效应,其散射光强度受温度调制,可作为温度信息的载体,用于温度解调及测温系统设计。本文提出了可行的温度解调方法及理论推导,并推导出单通道和双通道条件下的测温关系,设计出两种条件下的传感器系统。     

单模光纤多路视频传输系统

本文介绍了在一根单模光纤上同时传输多路模拟电视信号的高性能系统。