30km分布光纤温度传感器的空间分辨率研究

分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统,它可以实时测量空间温度场的分布。空间分辨率是分布光纤温度传感器的一个重要参数。在30km分布光纤温度传感器系统的研制过程中,对系统的空间分辨率进行了优化设计。入射激光脉冲的宽度决定了系统空间分辨率的上限。光电接收系统和电系统的带宽也会影响系统的空间分辨率。电系统的带宽必须和激光脉冲的宽度相匹配。系统的空间分辨率既可以直接测量,也可以通过测量光纤末端菲涅尔反射的半宽度来间接测量。经过优化设计,在30km的系统中,空间分辨率达到了3m。

分布光纤喇曼光子传感器系统

分布光纤喇曼光子传感器（ Ｄ Ｏ Ｆ Ｒ Ｐ Ｓ） 系统是一种实时测量空间温度场、应力场和压力场的光纤网络系统。依据喇曼散射的温度效应，自发喇曼散射光子是温度信号的载体，瑞利散射光子是应力和压力信号的载体， Ｄ Ｏ Ｆ Ｒ Ｐ Ｓ 系统是一种特殊的光纤通信机，同时也是一种光纤雷达。文章讨论了系统的结构、解调方法、 Ｌ Ｄ 波长选择。

一种分布光纤式石油管道防盗监测系统

为解决石油管道频繁发生的被挖掘、钻孔、盗油问题,提出一种利用分布式光纤传感器对石油管道的安全状况进行实时监测的技术.在石油管道附近铺设一条光缆,利用光纤作为传感器,拾取管道周围的振动信号.当发生人为破坏事件时,所产生的振动、压力等扰动信号导致在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征.在入射端利用光时域反射技术(ODTR,Optical Time Domain Reflectometer)测量瑞利散射光的损耗变化,检测管道受到的扰动破坏和实现扰动点的定位,进而在破坏的初期即可实现报警.实验结果表明系统已达到主要技术指标:光纤长度为5km(可延长),定位偏差小于20m,分辨率为1m,可有效提高石油管道的防盗水平.

提高分布光纤温度传感器系统稳定性的方法

简要介绍了分布式光纤温度传感器系统的工作原理 ,分析了引起系统不稳定的主要因素 ,提出了提高系统稳定性的方法 ,最后比较了提高系统稳定性的几种方法的效果 .

分布光纤式输油管道安全监测预警系统

提出了一种基于光时域反射原理和分布式光纤传感技术实现输油管道泄漏安全实时监测的技术。当输油管道发生泄漏时，使光纤所处的温度场发生变化，利用光纤后向喇曼散射的温度效应测量该处的温度变化而判断管道泄漏：当发生人为破坏（盗油）事件时，所产生的振动、压力等扰动信号使在光纤中传输的后向瑞利散射光产生明显的损耗特征．通过测量其光强的变化来检测管道是否受到扰动或破坏。用ODTR技术实现对光纤测量点的定位。实验结果表明．系统已达到如下主要技术指标：光纤长度5km（可延长），测温范围0～90℃（可扩展），温度测量偏差小于＋5℃。对扰动外力和温度的定位偏差小于15m。该检测技术可以有效地提高输油管道泄漏监测和防盗油水平。

基于OTDR的准分布光纤温度报警系统

针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计(OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统。依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等硬件设计,优化了系统软件的编译。结合在线调试,设计了基于形状记忆效应的温度阈值执行器。试验结果表明系统能稳定运行,且具有1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数。

基于信息融合的分布光纤传感系统定位

当前分布光纤传感系统由于采集信息量少,导致定位误差大。为了克服当前分布光纤传感系统定位过程存在的不足,提出了基于信息融合的分布光纤传感系统定位方法。首先采用多个传感器同时采集分布光纤传感系统定位信息,然后根据一定规则对传感器信息进行融合,实现分布光纤传感系统精确定位,最后通过具体实验对系统定位性能进行了分析,结果表明,该方法能够提升分布光纤传感系统定位精度,分布光纤传感系统定位效率得到了改善,而且定位结果要优于其它分布光纤传感系统定位方法。

30公里远程分布光纤拉曼温度传感器系统测试方法与技术的研究

本文讨论了分布光纤拉曼温度传感器的主要特性的测试方法与技术 ,并以 30公里分布光纤拉曼温度传感器为例 ,对测试结果进行了分析讨论。光纤长度为 30 9公里 ,测温范围 :0— 10 0℃ (可扩展 ) ;温度测量不确定度 :± 2℃ ;温度分辨力 0 1℃ :空间分辨力 :4m(采样率 10 0MHz)。

分布光纤 Raman 光子温度传感系统的一种新的解调方法

分布光纤Ｒａｍａｎ光子温度传感系统的一种新的解调方法张在宣王玮王其良周邦全（中国计量学院光电子研究所杭州３１００３４）“ＴｈｅｓｉｇｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｉｂｅｒＲａｍａｎｐｈｏｔｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒ（ＤＯＦ...

任意折射率分布光纤弯曲损耗理论模型的改进

对传统的任意折射率分布光纤的弯曲损耗理论模型进行了修正,着重考虑了应力对折射率的影响。通过对LP_(01)模的数值计算,验证了该修正结果的正确性。利用改进后的理论对两种典型折射率分布光纤的弯曲损耗随弯曲半径的变化规律进行了分析。结果表明:改进后的理论模型的计算值与理论值吻合得更好,特别是在弯曲半径较小时优势更明显。该研究结果为分析任意折射率分布光纤在强弯曲状态下的导光特性提供了一定的参考依据。

半导体激光器互注入式分布光纤传感系统

为了简单准确地检测与定位外部扰动,基于互注入半导体激光器和光纤环结构,提出一种新型分布光纤传感系统,利用系统输出信号幅度的均方根与外部扰动位置的线性关系进行定位,并通过差分检测方法避免激光器功率波动对定位结果的影响。实验表明:该系统方案和定位方法是可行的,且检测灵敏度高,信号处理方便。

有限元法求解任意折射率分布光纤波导截止波长

本文应用有限元方法 ,求解了任意径向非均匀折射率分布圆柱对称介质波导中纵向场耦合波动方程定解问题所对应的变分问题 ,计算了任意径向非均匀折射率分布介质波导的截止波长。阶跃光纤与幂指数折射率分布光纤计算结果与文献结果的比较表明 ,该方法计算结果精度高且不需要弱导或高斯模场分布等限制要求。然后本文研究了带阶跃环的三角型分段折射率分布光纤归一化截止频率随结构参数变化的规律。

基于区域分布光纤传感的桥梁健康监测技术综述

桥梁基础设施的高速建设已成为国家经济发展的有力保障。但是,由于规划不合理、建设质量不高、材料性能退化、超载问题严重、养护维修不及时、自然灾害影响等原因,我国桥梁基础设施问题频出,桥梁实际使用寿命远低于设计寿命,结构性缺陷、不同程度的损伤、功能性失效和超载服役等安全隐患长期存在于在役交通基础设施中,如何保障桥梁安全、稳定运行,已成为摆在我国广大桥梁工作者面前的一个严峻挑战,而解决这一问题的关键在于如何采取有效的手段监测和评估桥梁基础设施结构的安全状况,对损伤进行有效识别和及时预警。

分布光纤Raman光子温度传感器(DOFRPTS)系统的信号和噪声分析

在DOFRPTS系统中，自发反斯托克斯Raman散射光子是温度信息的载体．Rayligh散射光子是压力、应力信息的载体，在2公里长光纤上，实时采样1000个点．可同时测量空间温度场的分布和空间力场的分布．系统中分别采用Rayleigh散射OTDR技术和Raman散射OTDR技术．对所测点进行定位．本文对DOFRPTS系统中的信号、噪声进行了分析，测温精度由系统的信噪比来确定，本系统的测温精度达±1℃．

光纤分子背向散射的温度效应与分布光纤温度传感网络

本文讨论了光纤分子瑞利（Rayleigh）背向散射精细结构谱和光纤分子喇曼（Raman）背向散射光谱及其温度效应。作者从实验中发现1550nm光纤分子瑞利（Rayleigh）背向散射的温度效应强于905nm；光纤分子瑞利（Rayleigh）背向散射强度与温度近似成正比关系；作者讨论了光纤分子背向Raman散射温度效应在分布式光纤温度传感网络上的应用。

Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统实验研究

本文对Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统进行了实验研究,作者在实验环境下搭建了该系统,并在多个位置多次进行了扰动模拟实验,验证了Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统中使用时域互相关方法对扰动进行定位的理论正确性和实验条件下的可行性,填补了之前研究只有理论分析和仿真而无实验数据的空白。

主动加热式分布光纤测温对海底电缆悬空定位研究

为检测海底电力电缆海下悬空,提出主动加热式分布光纤温度传感海缆悬空检测定位方法。基于分布式光纤测温和主动加热检测原理,建立三种典型敷设模型,利用有限元分析计算主动加热过程不同介质包围海缆的轴向温度分布规律。将多模光纤和加热铜缆布置在装有泥沙和水的箱体内构建实验系统;为消除初始温度影响,采用时域温度增量为热传递分析参量。实验表明,主动加热后泥沙和水介质的温度分布差异显著;加温后泥沙和水温均递增,持续加热水温基本不变,泥沙持续升温;介质分界面温度呈阶跃变化。研究证实,主动加热分布式光纤测温方法可有效检测海底电缆的悬空状态。

分布式光纤压裂监测技术研究及应用

随着页岩油气等非常规油气勘探开发走向深层以及日趋精细化,微地震等传统压裂监测手段愈发无法满足压裂效果评价的精度要求。作为分布式光纤传感(DFOS)技术的最新研究进展,分布式光纤声波传感(DAS)近年来成为国内外压裂监测方向的研究热点。文中介绍了井下光缆布设、光缆深度标定、DAS信号处理、压裂期间DAS响应提取和解释的方法,并结合涪陵地区某页岩气井组的套管外光纤压裂监测实例,展示了DAS技术给非常规油气水力压裂监测带来的新视角和新认识,为我国压裂监测新技术的发展和推广应用提供参考。

基于Labview的分布式光纤光栅信号解调技术研究

分布式光纤光栅信号解调中受到通信信道的码间干扰导致信道均衡性不好,提出基于Labview的分布式光纤光栅信号解调技术。采用连续时间采样技术构建分布式光纤光栅信号采集模型,对信号输出的功率谱密度特征进行相位调制处理,在离散的维纳模型下提取分布式光纤光栅信号的偏移中心频率和单边带功率谱密度特征信息,通过Labview的调制解调技术实现对信号的调制解调处理,最后采用抗相位噪声干扰的星座图分析方法分析光纤光栅信号解调的抗干扰性和误码抑制能力。仿真结果得知,该方法进行分布式光纤光栅信号解调的抗干扰性较好,提高了信道的频谱带宽,降低了频率中心偏移,传输误码率低于0.05%,信号的传输延时维持在30μs左右,具有较强的应用性。

基于分布式光纤的蜂窝夹层结构脱粘损伤监测

航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光纤和边界浅槽的方式提高传感器存活效率,得到脱粘损伤应变特征。采用参数化建模方式对不同损伤位置进行大量有限元模拟,加入白噪声后得到含有脱粘损伤特征的13500组数据。将模拟数据代入卷积神经网络进行训练,训练后的网络对试验损伤数据的识别准确率达到98.84%。该方法能够识别20 mm^(2)脱粘损伤,同时定位平均误差小于4 mm。