融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统研究

采用单模光纤获取布里渊频移并利用多模光纤进行拉曼测温补偿,是工程应用中常用的温度应变双参量传感方法。但其存在传感光缆结构复杂、应用成本高的缺点。基于双路光开关分时复用,搭建了面向单芯单模光纤的拉曼散射和布里渊频移融合探测系统,实现了温度与应变解耦测量。分析了双参量传感测量原理,构建了拉曼散射辅助的BOTDR实验系统,并采用小波降噪算法进行数据处理。实验证明,该系统在3 m空间分辨率下,测量距离可达9 km,温度测量结果波动范围为±1.5℃,温度波动均方根误差(RMSE)为0.808℃,应变解调结果波动范围为±117με,应变波动均方根误差(RMSE)为72.04με。研究表明,融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统可有效解决单模光纤传感过程中交叉敏感问题,为后续的工程化应用提供了理论基础和解决方案。

基于相位敏感光时域反射计的长距离入侵探测系统(英文)

根据受激布里渊散射(SBS)对相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)的监测距离的限制,分析了在使用不同灵敏度的光电探测器时φ-OTDR系统的监测距离,并根据SBS阈值随着光纤长度的增加而下降的特点,提出了一种新的光路结构以提升系统的监测距离。该光路结构采用环行器将敏感光纤分为多个部分,并对各部分的后向瑞利散射光分别进行探测,避免了各部分光纤产生的斯托克斯光相互叠加,从而提高了SBS阈值,进而实现了提升系统监测距离的目的。在实验室测试中,使用3个环行器将敏感光纤分为了3个部分并实现了66.92 km的监测距离。通过增加环行器的数量,系统的监测距离可以进一步提高。

布里渊散射分布式光纤传感器研究热点跟踪

综述了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术最新进展。介绍了其测量原理和研究现状;阐述了该领域目前的热点研究问题,包括空间分辨率提高、解决多参量测量的交叉敏感问题、消偏振衰落提高测量精度等;比较了各种解决方案的利弊;展望了今后的发展方向。

基于BOTDA的分布式光纤漏油传感器

研究了一种发泡硅胶基底的分布式光纤布里渊光散射油敏传感器,可在分钟量级发现小规模漏油事件,可用于长距离输油管线、油库等场所的漏油实时监测。将光纤埋敷于油敏材料中沿模拟输油管线铺设,用布里渊光时域分析仪(BOTDA)实时监测光纤中布里渊频移,可快速发现并定位漏油事件。实验证明了该技术的可行性,能够在20 min内准确定位小规模漏油事件。

布里渊散射光纤传感器的交叉敏感问题

基于布里渊散射的全分布式光纤传感器的布里渊频移同时受应变和温度的影响,无法由单一的布里渊频移解析应变或温度的信息,这种交叉敏感问题制约了传感器的实用化。介绍了目前解决交叉敏感问题的主要方法及工作原理。研究了大有效面积非零色散位移光纤(LEAF)的布里渊散射谱与应变和温度的关系,实验发现布里渊谱具有三个布里渊峰,三个峰的布里渊频移与应变和温度成线性关系,第一个峰和第三个峰的布里渊峰峰值功率的差值与温度无关,但与应变成线性关系。最后基于实验结果提出了一种解决交叉敏感问题的方案,获得了大约130με的应变测量精度和8℃的温度测量精度。

基于分布式光纤布里渊散射的油气管道应力监测研究

为了进一步提高油气管道的监测,提出了一种基于分布式光纤布里渊(Brillouin)散射的油气管道的应力监测方法,并对模拟性油气管道进行了实验研究。通过分析应变与布里渊频移之间的关系,研究了管道的形变,并且对如何布置光纤进行了研究。实验结果表明,布里渊散射光纤传感技术能够准确监测并识别管道的应力变化。在长为200m光纤中,应变分辨率达2με,空间定位分辨率达到0.5m。

基于布里渊光时域分析分布式光纤漏油传感器

研究了一种新型基于布里渊光时域分析(BOTDA)的光纤漏油传感器,可在min量级发现小规模漏油事件,主要用于长距离输油管线、油库等场所的实时漏油监测。通过模拟监测输油管道输运状态,将光纤埋敷于特种油敏材料中沿输油管线铺设,用BOTDA仪实时监测光纤布里渊频移,可快速发现并定位漏油事件。实验证明了本文技术的可行性,能够在10min内准确定位小规模漏油事件,采用DiTeStSTA-R系列BOTDA仪,在1.7km的传感光纤上实现了0.1m的定位精度。