基于布里渊效应的连续分布式光纤传感技术

基于布里渊效应的光纤传感(BEOFS)技术具有长距离、高精度、连续分布式、多参量传感的独特优点,在介绍BEOFS技术的原理、发展现状以及重要应用领域的基础上,对实现长距离、高精度、快速分布式布里渊光纤传感的关键技术进行研究和探讨,给出了提高系统传感速度的方案.     

基于机器学习的布里渊光时域分析传感系统温度提取研究进展

布里渊光时域分析(BOTDA)在分布式光纤传感系统中展现出独特的优势并得到了广泛的关注,对BOTDA传感系统的温度分布信息进行快速且精确的提取至关重要.随着机器学习算法的快速发展,其在BOTDA传感系统的温度分布信息的提取中展现出巨大潜力.首先,阐述了BOTDA传感系统温度测量的原理.接着,介绍了几种基于机器学习的算法...     

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。     

分布式光纤传感中布里渊动态光栅研究现状与发展趋势

在保偏光纤两端同一偏振方向上注入两束泵浦光,产生受激布里渊散射并激发出相干声波场,该声波场会对介质折射率进行调制,即形成布里渊动态光栅。利用该动态光栅可实现温度与应变高精度的分布式测量以及多参量的同时传感,并具有读写分离、光谱可调等优点。文章从原理上详细介绍了布里渊散射与布里渊动态光栅的产生原理,并对比分析了布里渊动态光栅在光纤传感方面的优势。针对现阶段布里渊动态光栅在布里渊光相干域与布里渊光时域中的应用进行详细综述,指出了各自的不足与改进后取得的进展。最后,对布里渊动态光栅在分布式光纤传感技术中的发展进行了总结与展望。     

基于布里渊光时域反射的分布式光纤传感入侵定位检测系统

建立了基于布里渊时域反射(BOTDR)技术的分布式光纤传感入侵定位检测系统。采用自制的光纤单纵模分布反馈(DFB)激光器,利用边缘滤波(BPF)技术,简化了BOTDR系统中频率解调的方法,实现了对入侵应变事件的快速定位与检测。实验结果表明,当探测范围为10km时,系统的定位空间分辨率达到5m,应变分辨率达到200με,可以满足入侵定位实时检测的需求。     

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.     

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。     

基于布里渊增益的单端分布式光纤传感技术

本文对基于布里渊增益的分布式光纤传感技术进行了理论分析 ,并针对一些特殊应用领域提出了一种能够以单端方式工作的新型传感结构。光纤端面的菲涅尔反射光和信号检测的时序控制在该结构中被应用 ,以实现温度或应变的测量。初步的实验也表明该方案是可行的     

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。     

长距离分布式光纤传感技术的分析

基于布里渊光时域分析,阐述长距离分布式光纤传感技术的特点,相位敏感型光时域反射仪在较长距离的管道的安全测量中的应用。     

基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统以其可在整根光纤中同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息,进而成为传感领域国内外研究的热点。针对传统的布里渊光时域分析分布式传感器只能双端入射且成本较高的缺陷,探索性地提出了一种新型的单端布里渊损耗光时域分析传感结构。采用一台窄线宽激光器作为唯一光源,应用铌酸锂电光强度调制器调制入射光产生频移可调的脉冲泵浦光,与经过光纤布拉格光栅反射的连续探测光进行布里渊散射放大效应。通过检测探测光光功率,采用洛伦兹和高斯函数线性权重谱和Levenberg-Marquardt算法得到了不同脉宽下整根光纤布里渊损耗谱。实验结果初步证明了这种传感结构对于分布式测量是可行的,对单端BOTDA的研制具有一定的供参考价值。     

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。     

布里渊分布式光纤传感技术进展及展望

布里渊分布式光纤传感技术是目前国际上传感器研究最活跃的热点课题之一.介绍了其传感机理,综述了多年来基于布里渊散射信号的分布式传感技术的研究动态和新进展,分别分析了布里渊时域反射计、布里渊时域分析技术、布里渊相关时域分析技术以及布里渊频域分析技术的基本原理和研究进展,介绍了目前该领域的最新研究成果.简述了需进一步开展的工作及研究方向,并对其未来发展方向进行了展望.     

尼龙紧包光纤的布里渊频移和温度监测研究北大核心

面向布里渊散射测温的应用领域,针对同一传感线路升温条件下,尼龙紧包光纤与裸纤的布里渊频移和温度值变化关系,介绍了布里渊散射监测原理,设计了基于BOTDA技术的尼龙紧包光纤和裸光纤的测温实验方案。分析了布里渊频移与温度间关系曲线斜率、频移量的偏离变化;探讨了同温度时布里渊频移曲线特征和频移值变化规律;提出了适合紧包光纤测温的条件。     

光纤布里渊分布式温度应变同时传感研究进展

基于布里渊散射的光纤分布式传感技术可以实现对温度和应变的同时传感,如何解决温度、应变的交叉敏感问题是实现温度应变同时传感的关键.文章详细介绍了已报道的几种常见的实验方案,并对不同方案进行了比较分析,最后对未来的发展进行了展望.     

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.     

布里渊光子晶体光纤环形移频器

通过实验研究了一种光子晶体光纤环形移频器,该移频器基于布里渊频移原理,利用光子晶体光纤布里渊增益高、阈值低的特点,同时利用光纤环形腔选频放大技术获得窄线宽高增益激光输出。实验结果表明:在波长为1 548 nm单纵模光纤激光泵浦下,10 m长光子晶体光纤的受激布里渊散射阈值功率约为457mW,环形腔输出的受激布里渊散射Stokes光相对于入射光移频量为9.778GHz、线宽500 kHz,并且移频量可以通过温度进行微调。该移频器可以用于分布式光纤布里渊传感器和微波发生器。     

布里渊动态光纤光栅及其在分布式传感中的应用

基于受激布里渊散射的布里渊动态光纤光栅(BDG)是近几年提出的一项新技术,相比于传统的光纤光栅,具有读写分离、位置可调、光谱可调和快速重构等优势,是光纤通信及传感领域最活跃的研究热点之一,尤其是在分布式传感领域可同时获得高空间分辨率和高测量精度,打破了传统时域系统中声子寿命的限制。从技术发展脉络综述了BDG的研究现状与最新进展,重点介绍了基于BDG的分布式光纤传感技术与应用,并就目前该领域存在的主要问题以及技术发展的主要趋势进行了探讨。     

基于随机分布式反馈光纤激光器的100km布里渊光时域分析系统

将波长为1 366nm光纤拉曼激光器泵浦产生的1 455nm随机分布反馈(RDFB,radom dis-triduted feedback)激光作为1 550nm的布里渊光时域分析(BOTDA)传感信号的二阶泵浦和放大,从而延长传感距离,实现长距离的温度检测。实验结果表明,系统的传感距离可达到100km,空间分辨率达到±4m。