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Influence of laser linewidth on performance of Brillouin optical time domain reflectometry 被引量:5
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作者 郝蕴琦 叶青 +2 位作者 潘政清 蔡海文 瞿荣辉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第7期257-261,共5页
The effects of optical sources with different laser linewidths on Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR) are investigated numerically and experimentally. Simulation results show that the spectral linewi... The effects of optical sources with different laser linewidths on Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR) are investigated numerically and experimentally. Simulation results show that the spectral linewidth of spontaneous Brillouin scattering remains almost constant when the laser linewidth is less than 1 MHz at the same pulse width; otherwise, it increases sharply. A comparison between a fiber laser (FL) with 4-kHz linewidth at 3 dB and a distributed feedback (DFB) laser with 3-MHz linewidth is made experimentally. When a constant laser power is launched into the sensing fiber, the fitting linewidths of the beat signals (backscattered Brillouin light and local oscillator (LO)) is about 5 MHz wider for the DFB laser than for the FL and the intensity of the beat signal is about a half. Furthermore, the frequency fluctuation in the long sensing fiber is lower for the FL source, yielding about 2 MHz less than that of the DFB laser, indicating higher temperature/strain resolution. The experimental results are in good agreement with the numerical simulations. 展开更多
关键词 brillouin optical time domain reflectometry (botdr laser linewidth distributed feedback laser fiber laser
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Digital coherent detection research on Brillouin optical time domain reflectometry with simplex pulse codes 被引量:7
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作者 郝蕴琦 叶青 +2 位作者 潘政清 蔡海文 瞿荣辉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第11期253-256,共4页
The digital coherent detection technique has been investigated without any frequency-scanning device in the Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR), where the simplex pulse codes are applied in the sensi... The digital coherent detection technique has been investigated without any frequency-scanning device in the Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR), where the simplex pulse codes are applied in the sensing system. The time domain signal of every code sequence is collected by the data acquisition card (DAQ). A shift-averaging technique is applied in the frequency domain for the reason that the local oscillator (LO) in the coherent detection is fix-frequency deviated from the primary source. With the 31-bit simplex code, the signal-to-noise ratio (SNR) has 3.5-dB enhancement with the same single pulse traces, accordant with the theoretical analysis. The frequency fluctuation for simplex codes is 14.01 MHz less than that for a single pulse as to 4-m spatial resolution. The results are believed to be beneficial for the BOTDR performance improvement. 展开更多
关键词 brillouin optical time domain reflectometry digital coherent detection simplex pulse codes signal-to-noise ratio
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Brillouin optical time-domain analysis for geotechnical monitoring 被引量:9
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作者 L.Zeni L.Picarelli +6 位作者 B.Avolio A.Coscetta R.Papa G.Zeni C.Di Maio R.Vassallo A.Minardo 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2015年第4期458-462,共5页
In this paper, we show some recent experimental applications of Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) based sensors for geotechnical monitoring. In particular, how these sensors can be applied to detecting ... In this paper, we show some recent experimental applications of Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) based sensors for geotechnical monitoring. In particular, how these sensors can be applied to detecting early movements of soil slopes by the direct embedding of suitable fiber cables in the ground is presented. Furthermore, the same technology can be used to realize innovative inclinometers, as well as smart foundation anchors. 展开更多
关键词 brillouin optical time-domain analysis(BOTDA)Tunnel engineeringDeformationDistributed monitoringHealth diagnosis
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Fiber optic monitoring of an anti-slide pile in a retrogressive landslide 被引量:3
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作者 Lei Zhang Honghu Zhu +1 位作者 Heming Han Bin Shi 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2024年第1期333-343,共11页
Anti-slide piles are one of the most important reinforcement structures against landslides,and evalu-ating the working conditions is of great significance for landslide mitigation.The widely adopted analytical methods... Anti-slide piles are one of the most important reinforcement structures against landslides,and evalu-ating the working conditions is of great significance for landslide mitigation.The widely adopted analytical methods of pile internal forces include cantilever beam method and elastic foundation beam method.However,due to many assumptions involved in calculation,the analytical models cannot be fully applicable to complex site situations,e.g.landslides with multi-sliding surfaces and pile-soil interface separation as discussed herein.In view of this,the combination of distributed fiber optic sensing(DFOS)and strain-internal force conversion methods was proposed to evaluate the working conditions of an anti-sliding pile in a typical retrogressive landslide in the Three Gorges reservoir area,China.Brillouin optical time domain reflectometry(BOTDR)was utilized to monitor the strain distri-bution along the pile.Next,by analyzing the relative deformation between the pile and its adjacent inclinometer,the pile-soil interface separation was profiled.Finally,the internal forces of the anti-slide pile were derived based on the strain-internal force conversion method.According to the ratio of calculated internal forces to the design values,the working conditions of the anti-slide pile could be evaluated.The results demonstrated that the proposed method could reveal the deformation pattern of the anti-slide pile system,and can quantitatively evaluate its working conditions. 展开更多
关键词 Anti-slide pile Multi-sliding surface Pile-soil interface brillouin optical time domain reflectometry (botdr) Geotechnical monitoring Reservoir landslide
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基于二维图像高斯滤波的BOTDR噪声抑制方法研究
5
作者 王静娴 白清 +4 位作者 曲晓辉 王璇 郭泓宇 王宇 靳宝全 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期513-519,共7页
布里渊光时域反射仪(BOTDR)因光信号单端注入及自发布里渊散射信号弱而导致布里渊增益谱(BGS)信噪比(SNR)较低,本文提出采用二维图像高斯滤波算法对BGS图像进行处理以实现对BOTDR系统的降噪。分析了微波外差扫频BOTDR的BGS噪声信号特征... 布里渊光时域反射仪(BOTDR)因光信号单端注入及自发布里渊散射信号弱而导致布里渊增益谱(BGS)信噪比(SNR)较低,本文提出采用二维图像高斯滤波算法对BGS图像进行处理以实现对BOTDR系统的降噪。分析了微波外差扫频BOTDR的BGS噪声信号特征,设计了二维图像高斯滤波BGS降噪算法,并在BOTDR测温实验系统上实验验证了该降噪算法的噪声抑制效果和信号处理效率。实验证明,在单频功率曲线100次累加平均的条件下,采用高斯滤波算法对二维BGS图像降噪,降噪前后BGS的SNR提升约10.7dB,变温区的波动范围由±7.79MHz降低至±2.61MHz,同时有效传感距离由约13.8km提升至约24.0km,降噪算法平均信号处理时间约为0.129s。研究表明该降噪方法可显著提升BOTDR系统的SNR,且具有良好的实时性。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊光时域反射仪 二维高斯滤波 噪声抑制
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相干衰落抑制Φ-OTDR的分布式光纤周界安防技术 被引量:1
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作者 胡祖翰 钱恒 +3 位作者 石先明 刘利平 徐余明 罗斌 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期564-571,共8页
基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,... 基于相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)的分布式光纤振动传感系统在铁路周界安防中有着重要的应用前景.为降低Φ-OTDR中固有的相干衰落对相位解调的影响,提高扰动信号识别率,提出一种基于矢量旋转滑动平均(MVRA)的相干衰落抑制方法.首先,对探测信号复矢量化,并对各位置的复矢量信号按初相角进行旋转对齐;然后,采用滑动平均的方法缓和信号幅度起伏以及减小噪声功率,提高信噪比,进而抑制相干衰落;其次,从衰落抑制信号解调出扰动信号,将MVRA与频谱提取重组(SERM)、数字向移变换(DPST)方法进行对比,通过差分相位标准差验证抗衰落效果;最后,通过搭建分布式光纤周界入侵检测实验平台,模拟环境噪声、应力破坏、攀爬、剪网4种防护扰动信号,以解调的相位灰度图作为特征图像,使用卷积神经网络进行模式识别.实验结果表明:相比SERM、DPST,MVRA能更高效地抑制衰落,当滑动窗长50 ns时,MVRA提高11.2 dB信噪比;扰动信号的识别率由衰落抑制前的88%提高到衰落抑制后的92%. 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射计 相干衰落 周界安防
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基于布里渊光时域峰值边沿分析的变压器绕组局部热点检测
7
作者 刘云鹏 黎晏霖 +1 位作者 李欢 范晓舟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期3486-3498,共13页
变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难... 变压器绕组的温度分布一直是电网运行人员重点关注的对象。与传统传感器相比,分布式光纤传感具有抗电磁干扰能力强、可实现分布式测量等优势,其中布里渊光时域分析技术(BOTDA)的性能稳定,适用于大多数场景,但BOTDA的空间分辨率为m级,难以分辨绕组运行中的局部热点。该文从布里渊散射增益谱的机理入手,利用双峰拟合算法,并结合对异常峰值曲线的边沿分析,提出了一种在不增加系统硬件复杂度的基础上提升BOTDA空间分辨率的方法,以满足局部热点检测要求。通过对光纤沿线不同位置、不同热点长度及不同热点温度下的模拟试验验证了该方法的有效性,在实验室条件下可将准确传感的热点长度提升至原空间分辨率的一半以内。基于变压器实际绕组的局部升温试验,实现了绕组异常热点的精确定位和长度感知,并准确解调了绕组局部热点的温度,进一步验证了该方法的实际可行性和检测优越性,温度相对误差控制在5%以内,为提高变压器绕组温度在线监测的经济性和可行性提供新的思考,同时也为变压器绕组局部故障的提前感知和预警提供了新的思路。 展开更多
关键词 光纤传感 变压器 绕组热点温度 布里渊光时域分析技术 空间分辨率
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基于经验模态分解的单端BOTDA系统降噪方法研究
8
作者 张立欣 刘紫娟 +2 位作者 康清华 王磊 李永倩 《半导体光电》 CAS 北大核心 2024年第2期336-340,共5页
针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,... 针对单端布里渊光时域分析(BOTDA)系统存在噪声大、信噪比较低等不足,提出一种基于经验模态分解的降噪方法。理论分析经验模态分解的降噪原理和少模光纤单端布里渊光时域分析传感原理,通过搭建的单端结构布里渊光时域分析温度传感系统,对经验模态分解的降噪效果进行对比分析。实验和仿真结果表明,经验模态分解算法对温度传感系统具有良好的降噪效果,降噪后信噪比提升了约3.06dB,温度测量精度提升了约0.98℃。 展开更多
关键词 布里渊光时域分析 经验模态分解 温度传感 降噪方法
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Recent Advances in Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometry (Ф-OTDR) 被引量:10
9
作者 Yunjiang RAO Zinan WANG +2 位作者 Huijuan WU Zengling RAN Bing HAN 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第1期1-30,共30页
Phase-sensitive optical time domain reflectometry(Ф-OTDR)is an effective way to detect vibrations and acoustic waves with high sensitivity,by interrogating coherent Rayleigh backscattering light in sensing fiber.In p... Phase-sensitive optical time domain reflectometry(Ф-OTDR)is an effective way to detect vibrations and acoustic waves with high sensitivity,by interrogating coherent Rayleigh backscattering light in sensing fiber.In particular,fiber-optic distributed acoustic sensing(DAS)based on theФ-OTDR with phase demodulation has been extensively studied and widely used in intrusion detection,borehole seismic acquisition,structure health monitoring,etc.,in recent years,with superior advantages such as long sensing range,fast response speed,wide sensing bandwidth,low operation cost and long service lifetime.Significant advances in research and development(R&D)ofФ-OTDR have been made since 2014.In this review,we present a historical review ofФ-OTDR and then summarize the recent progress ofФ-OTDR in the Fiber Optics Research Center(FORC)at University of Electronic Science and Technology of China(UESTC),which is the first group to carry out R&D ofФ-OTDR and invent ultra-sensitive DAS(uDAS)seismometer in China which is elected as one of the ten most significant technology advances of PetroChina in 2019.It can be seen that theФ-OTDR/DAS technology is currently under its rapid development stage and would reach its climax in the next 5 years. 展开更多
关键词 Distributed optical fiber sensing phase-sensitive optical time domain reflectometry Rayleigh backscattering optical phase demodulation distributed acoustic sensing long-distance sensing artificial intelligence
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SNR improvement in self-heterodyne detection Brillouin optical time domain reflectometer using Golay pulse codes 被引量:6
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作者 李永倩 李晓娟 +2 位作者 范寒柏 安琪 张立欣 《Optoelectronics Letters》 EI 2017年第6期414-418,共5页
The application of Golay pulse coding technique in spontaneous Brillouin-based distributed temperature sensor based on self-heterodyne detection of Rayleigh and Brillouin scattering is theoretically and experimentally... The application of Golay pulse coding technique in spontaneous Brillouin-based distributed temperature sensor based on self-heterodyne detection of Rayleigh and Brillouin scattering is theoretically and experimentally analyzed. The enhancement of system signal to noise ratio(SNR) and reduction of temperature measurement error provided by coding are characterized. By using 16-bit Golay coding, SNR can be improved by about 2.77 d B, and temperature measurement error of the 100 m heated fiber is reduced from 1.4 °C to 0.5 °C with a spatial resolution of 13 m. The results are believed to be beneficial for the performance improvement of self-heterodyne detection Brillouin optical time domain reflectometer. 展开更多
关键词 brillouin GOLAY RAYLEIGH codes botdr decoding heated normalized SPONTANEOUS STOKES
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Interferometric Distributed Sensing System With Phase Optical Time-Domain Reflectometry 被引量:2
11
作者 Chen WANG Ying SHANG +3 位作者 Xiaohui LIU Chang WANG Hongzhong WANG Gangding PENG 《Photonic Sensors》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第2期157-162,共6页
We demonstrate a distributed optical fiber sensing system based on the Michelson interferometer of the phase sensitive optical time domain reflectometer (q0-OTDR) for acoustic measurement. Phase, amplitude, frequenc... We demonstrate a distributed optical fiber sensing system based on the Michelson interferometer of the phase sensitive optical time domain reflectometer (q0-OTDR) for acoustic measurement. Phase, amplitude, frequency response, and location information can be directly obtained at the same time by using the passive 3 ×3 coupler demodulation. We also set an experiment and successfully restore the acoustic information. Meanwhile, our system has preliminary realized acoustic-phase sensitivity around -150 dB (re rad/μPa) in the experiment. 展开更多
关键词 Fiber optics sensors Rayleigh scattering optical time domain reflectometry INTERFEROMETRY
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A performance enhanced Rayleigh Brillouin optical time domain analysis sensing system 被引量:3
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作者 李永倩 张立欣 +1 位作者 范寒柏 李红 《Optoelectronics Letters》 EI 2018年第2期84-87,共4页
Aiming at the problem of large fading noise in Rayleigh Brillouin optical time domain analysis system, a wavelength scanning technique is proposed to enhance the performance of the temperature sensing system. The prin... Aiming at the problem of large fading noise in Rayleigh Brillouin optical time domain analysis system, a wavelength scanning technique is proposed to enhance the performance of the temperature sensing system. The principle of the proposed technique to reduce the fading noise is introduced based on the analysis of Rayleigh Brillouin optical time domain analysis system. The experimental results show that the signal-to-noise ratio(SNR) at the end of optical fiber with length of 50 m after 17 times wavelength scanning is 5.21 d B higher than that with single wavelength, the Brillouin frequency shift(BFS) on the heated fiber with length of 70 m inserted at the center of sensing fiber can be accurately measured as 0.19 MHz, which is equivalent to a measurement accuracy of 0.19 °C. It indicates that the proposed technique can realize high-accuracy temperature measurement and has huge potential in the field of long-distance and high-accuracy sensing. 展开更多
关键词 BOTDA A performance enhanced Rayleigh brillouin optical time domain analysis sensing system BFS
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基于BOTDR的海缆3D立体监测系统设计与实现 被引量:27
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作者 李永倩 赵丽娟 +4 位作者 杨志 吕安强 吴飞龙 孙景芳 李星荣 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1029-1036,共8页
海底电缆体积大、造价高,铺设在海底导致日常巡检和故障检测非常困难,目前尚无有效的实时在线监测系统。针对该问题,采用基于布里渊光时域反射(BOTDR)技术进行海底电缆实时在线监测,利用海底电缆复合光纤作为传感元件,该监测方法不仅可... 海底电缆体积大、造价高,铺设在海底导致日常巡检和故障检测非常困难,目前尚无有效的实时在线监测系统。针对该问题,采用基于布里渊光时域反射(BOTDR)技术进行海底电缆实时在线监测,利用海底电缆复合光纤作为传感元件,该监测方法不仅可以监测海底电缆沿线每一点的温度分布,还可以测量海底电缆所受外力的情况。在理论分析以及对G.652光纤进行温度和应变系数标定的基础上,在国内外首次将BOTDR技术应用到真实海底电缆在线监测,并将BOTDR系统、船舶自动识别系统和视频监控系统相结合,设计并实现了110 kV三相单芯高压光电复合海缆的三维立体在线监测系统,且详细分析了BOTDR测试获取的海缆温度和应变数据。该系统不仅可以实现海底电缆运行状态的实时在线监测,还可以对引起海缆故障的肇事船舶进行录像、定位和确认,为事故赔偿奠定了坚实基础。在福建省电力公司12个月的良好稳定运行及数据初步分析结果表明了本系统的有效性。 展开更多
关键词 布里渊光时域反射 海底电缆 三维立体监测 应变 温度 自动识别系统 视频监控
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基坑工程BOTDR分布式光纤监测技术研究 被引量:22
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作者 隋海波 施斌 +3 位作者 张丹 魏广庆 朴春德 王宝军 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2008年第2期184-191,共8页
围护体系的加固质量对基坑工程、基坑周边环境和地下管线的变形和稳定性具有重要影响。通过对基坑围护体系和周边环境进行实时、在线监测分析,可掌握基坑变形的发展动态,对基坑失稳破坏进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比... 围护体系的加固质量对基坑工程、基坑周边环境和地下管线的变形和稳定性具有重要影响。通过对基坑围护体系和周边环境进行实时、在线监测分析,可掌握基坑变形的发展动态,对基坑失稳破坏进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足基坑工程安全监测和基坑失稳早期预警的要求。本文对布里渊光时域反射计(BOTDR)的测量原理进行了介绍,设计了一套基于BOTDR的新型基坑工程分布式监测系统,详细阐述了工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。以实际工程为例,对基坑工程分布式变形监测结果进行了分析。监测结果表明,基于BOTDR技术的基坑分布式光纤监测系统能够准确地反映基坑工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于基坑工程稳定性的监测和失稳预报。 展开更多
关键词 围护体系 布里渊光时域反射计(botdr) 变形监测 分布式监测
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BOTDR技术在边坡表面变形监测中的应用 被引量:10
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作者 刘永莉 尚岳全 于洋 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期777-783,共7页
针对普通监测手段和技术应用上的不足,采用BOTDR技术监测坡体表面变形发展。分析了监测实施过程中光纤传感器的固定及温度补偿问题,介绍了BOTDR在浙江省龙丽高速公路官家滑坡中的铺设手段。根据官家滑坡的工程环境特点,在坡体上采用植... 针对普通监测手段和技术应用上的不足,采用BOTDR技术监测坡体表面变形发展。分析了监测实施过程中光纤传感器的固定及温度补偿问题,介绍了BOTDR在浙江省龙丽高速公路官家滑坡中的铺设手段。根据官家滑坡的工程环境特点,在坡体上采用植入式固定方式;前缘坡面布设光纤时,引入准分布式监测理念,使用专用夹具定点固定光纤。现场监测结果表明:植入式固定方式,宜选用外径较小的紧套光纤,能使其较好地保持同步协调变形,且光纤因护套影响小而灵敏性较高;定点固定方式,易选用外径较大的光纤,适宜于坡面监测环境。植入式固定方式,若坡体内温度场变化较小,可不进行温度补偿;若坡面温度变化较大,可选取与监测环境温度场相似区布设松套光纤进行温度补偿。对监测过程中实施光纤的固定及温度补偿手段进行了改进讨论。 展开更多
关键词 边坡变形 botdr 监测 固定 同步协调变形 温度补偿
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基于BOTDR的光纤复合海底电缆应变/温度监测 被引量:39
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作者 吕安强 李永倩 +1 位作者 李静 吴飞龙 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期533-539,共7页
高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度... 高压光纤复合海底电缆结构复杂、敷设环境特殊,日常巡检和状态检测实现难度大,利用分布式光纤应变和温度测量设备对其进行监测十分必要。为此,利用Brillouin光时域反射计(BOTDR)对110 kV光纤复合海底电缆中的复合光纤进行了应变和温度标定实验,比较了不同光纤Brillouin频移的应变/温度系数和初始频移的区别,给出了利用光纤中Brillouin频移分布曲线进行接续点精确定位的方法,对运行中的海缆进行了全面、实时、长期的状态监测和数据分析。结果表明:海缆光单元中不同光纤的Brillouin频移应变/温度系数基本相同,约为0.05 MHz/10-6和1.05 MHz/℃,但初始频移差别较大,变化范围约20 MHz;光路中接续点处的Brillouin频移变化明显,可作为定位依据;利用Brillouin频移监测海缆的应变和温度需结合海底地形、地质、洋流、环境温度、负荷电流等因素。 展开更多
关键词 光纤复合海底电缆 brillouin光时域反射计 应变 温度 brillouin频移 光纤标定 光纤接续点定位 状态监测
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基于BOTDR散射谱的应变提取方法研究 被引量:5
17
作者 陈刚 段洁 +2 位作者 衣文索 巩楠楠 林家楷 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期75-81,共7页
针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布... 针对布里渊后向散射原理的应变传感系统信号检测方法进行研究,目前该领域信号检测方法普遍存在计算量大,精度不高,耗时大等诸多问题,提出了一种自适应梯度下降算法(Adam算法)对布里渊散射信号进行拟合计算,同时搭建了外差相干检测的布里渊应变测量系统。实验结果表明,用Adam算法拟合散射谱曲线后解调的平均应变误差为24.89με,是高斯-牛顿算法拟合曲线最大应变误差的51.96%,是列文伯格-马夸尔特算法拟合曲线最大应变误差的57.42%;Adam算法拟合散射谱曲线的拟合度佳(0.998 9),均方根误差小(0.110 5)拟合测量的精密度高,而且信号处理时间仅为18.5 ms。研究结果对布里渊散射传感技术高精度数据特征提取提供了理论和实验依据。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊散射 布里渊光时域反射系统 应变检测 曲线拟合
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BOTDR的已敷设传感光纤温度和应变区分测量方法 被引量:7
18
作者 吕安强 李永倩 +1 位作者 李静 刘征 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期2952-2958,共7页
为了解决已敷设传感光纤中布里渊谱峰功率初值难以获取,基于频移和功率双参量的温度和应变区分测量误差大等问题,提出了解决方法。通过标定实验确定布里渊频移和相对谱峰功率的温度和应变系数、频移初始值;根据布里渊散射功率特性方程,... 为了解决已敷设传感光纤中布里渊谱峰功率初值难以获取,基于频移和功率双参量的温度和应变区分测量误差大等问题,提出了解决方法。通过标定实验确定布里渊频移和相对谱峰功率的温度和应变系数、频移初始值;根据布里渊散射功率特性方程,通过试探法,利用已敷设光路中温度和应变已知的参考光纤确定方程系数,建立了谱峰功率初始值;利用归一化方法克服了传感系统中乘性噪声导致的测量误差;利用谱宽变化消除了温度和应变突变点处的谱峰功率异常峰值;最后,根据光纤复合海底电缆的现场情况建立了模拟光路,并进行了温度和应变测量实验。结果表明,在5.6 km处可实现±4.3℃和±110με的测量精度,可实现已敷设传感光纤整条光路上的温度和应变区分测量,为工程应用提供了理论和实验依据。 展开更多
关键词 温度和应变区分测量 布里渊光时域反射计 已敷设光纤 归一化 布里渊功率分布初值
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基于VMD和排列熵的海缆振动信号降噪方法
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作者 郭家兴 钱君霞 +1 位作者 闫安心 赵盛杰 《光通信技术》 北大核心 2024年第2期84-89,共6页
为了有效去除信号中的噪声,提出了基于变分模态分解(VMD)和排列熵(PE)的海缆振动信号降噪方法。该方法首先使用VMD将信号分解成从高频到低频的数个本征模态函数,然后计算各模态分量的PE值定量表征其随机性程度。接着,对含噪声信息较多... 为了有效去除信号中的噪声,提出了基于变分模态分解(VMD)和排列熵(PE)的海缆振动信号降噪方法。该方法首先使用VMD将信号分解成从高频到低频的数个本征模态函数,然后计算各模态分量的PE值定量表征其随机性程度。接着,对含噪声信息较多的本征模函数(IMF)分量进行小波阈值降噪,并通过信号重构得到降噪后的海缆振动信号。为了验证该方法的有效性,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,通过实验获得了冲刷、摩擦、锚砸3种工况下的海缆振动信号。实验结果表明:所提方法能有效去除海缆振动信号中的高频噪声,其冲刷、摩擦及锚砸3类信号的信噪比分别提升至30.2578 dB、29.6354 dB、38.7862 dB,且标准差较低。 展开更多
关键词 海底电缆 降噪 布里渊光时域分析 振动监测
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微波电光调制BOTDR系统中参考光功率稳定控制 被引量:3
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作者 毕卫红 李敬阳 +2 位作者 杨希鹏 付兴虎 付广伟 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期52-57,共6页
在基于微波电光调制的布里渊光时域反射分布式温度传感系统中,使用微波扫频会造成电光调制器输出的参考光功率波动,根据相干检测的原理,参考光功率的波动会影响到测得的后向布里渊散射信号的功率,将直接影响布里渊散射谱的测量精度,导... 在基于微波电光调制的布里渊光时域反射分布式温度传感系统中,使用微波扫频会造成电光调制器输出的参考光功率波动,根据相干检测的原理,参考光功率的波动会影响到测得的后向布里渊散射信号的功率,将直接影响布里渊散射谱的测量精度,导致较大的温度测量误差。因此,提出一种根据电光调制器输出光功率反馈调节微波源功率,以稳定布里渊光时域反射系统参考光功率的方法。实验结果表明,该方法可以有效抑制电光调制器输出的一阶边波带峰值功率的波动,使系统的温度测量精度从6℃提高到了2℃。 展开更多
关键词 布里渊光时域反射 分布式温度传感 微波电光调制 参考光功率 稳定控制
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