基于多频相干光时域反射计的光纤温度分布测量

提出了一种基于瑞利散射的多频相干光时域反射温度测量方法,采用相位调制产生多频探测光,可有效地提高传感光纤的受激布里渊散射阈值,降低系统中的相干瑞利噪声,提高系统信噪比;当按光源频率和相位调制器调制频率的变化量之比等于二频率之比对二者进行同时调节时,可实现光纤温度的高精度分布式测量。理论研究了多频相干光时域反射计的传感机理,利用MATLAB仿真比较了采用单频和多频光源时传感系统的性能。结果表明,在系统信噪比为5dB和扫频范围为3GHz时,系统可达到空间分辨率为1m、最大测量误差为0.005℃的性能指标。

海底光缆在线监测与相干光时域反射仪技术

对应用相干OTDR (opticaltime domainreflectometer ,光时域反射仪 )于实用的海底光缆在线监测问题进行了讨论 ,对相干OTDR的技术作了论述 ,并就应用相干OTDR对海缆监测时 ,对监控信道性能进行了分析。最后给出了对海缆出一些故障时COTDR的计算机仿真探测结果。

一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统研制

针对基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统中数据量庞大,且需要信号发生器外部驱动,集成度低的缺点,利用现场可编程逻辑门阵列实现传感数据的高速采集与声光调制器的同步驱动,采用USB 3.0实现采集模块与上位机的实时数据传输。搭建一种基于相干光时域反射的分布式光纤振动传感系统,利用本地光与后向瑞利散射光的拍频效应,实现对微弱后向瑞利散射光信号的探测,并提高系统的传感距离。采用正交相位解调方法获取振动信号的位置信息。实验结果表明:该系统可在22km传感光纤上对振动信号进行有效定位,定位误差在20m以内,且系统对正弦波和方波等不同形态的振动信号定位效果一致。

一种相干光时域反射计长度校准方法研究

为满足相干光时域反射计(COTDR)在长距离通信状态监测中的长度校准需求,提出一种新型相干光时域反射计长度校准方法。该方法是利用光在光纤环中不断循环的原理,基于该原理研制COTDR长度校准装置,该装置是利用函数发生器发出的脉冲频率和脉冲宽度来控制光开关的开断时间,最终实现光在光纤环路中传播时间的控制。如果在光纤环路中加入光纤放大器,可以实现不同长度光纤链路的模拟,最终实现对相干光时域反射计长度的校准。实验结果表明:该装置中使用的光纤长度为150 km,光脉冲在光纤环路中最多能转7圈,因此该装置能够实现相干光时域反射计长度校准的最大范围为1050 km,其扩展不确定度为7.0 m,其中包含因子k为2。该方法不仅可以促进相干光时域反射计技术的发展,也为COTDR的长度校准提供思路。

相干光时域反射仪技术与应用

传统光时域反射仪(OTDR)技术是通过背向瑞利散射功率来进行光纤检测的,在带有光中继放大的传输线路中,大多采用掺铒光纤放大器(EDFA)来补偿信号光的损耗,延长信号光的传输距离,由于EDFA在对信号进行放大的同时会产生自发辐射噪声,噪声的不断累积会使OTDR测量的信噪比快速下降,导致无法测量。文章主要阐述了相干光时域反射仪(C-OTDR)的技术原理,通过相干探测方法把探测到的信号光功率集中到中频,通过对该频率信号进行带通滤波即可滤除大部分噪声,使其能穿过EDFA不断延伸探测距离。文章同时提出采用频移键控方式来消除海缆长距离传输多级中继器级联带来的光浪涌问题,以便将其应用于海缆长距离传输系统中。通过自研C-OTDR研制,在模拟海缆多跨传输系统中,C-OTDR技术的实际测试达到3000 km,完全具备实用条件。

基于相干光时域反射计的电力光缆智能监控系统研究

通过研究电力光缆运行中发生的故障特点,提出一种电力光缆监控系统。基于相干光时域反射计对光纤信号进行采集分析,并结合集合经验模态分解法(EMD)对数据进行降噪和优化处理,当光缆发生故障时,运用光路自动切换系统对光路瞬时转换,同时依靠定位报警功能对光缆故障点进行精准定位和报警。该系统有效提高了对光缆的管理和检修效率,有利于电力通信网络的稳定运行。

基于相干光时域反射的光纤在线监测在配电自动化通信系统中的应用

结合配电网通信系统光缆网架和配电自动化分层结构的特点,在配电网光缆资源被动管理和事后抢修的基础上,深入研究配电网通信光缆业务纤芯的实时监测和光缆资源的全寿命周期管理技术与工程问题。基于此,提出了基于相干光时域反射的配电自动化系统业务光纤在线监测方法的技术路线,展示了在成都配电通信光缆网上优化设计和建设的应用实例,达到了及时清除光缆运行隐患、实时掌握业务纤芯老化和劣化的情况、精准定位故障点位置以及跟踪光缆历史运行数据的目的,对大规模配电网通信光缆网络工程设计、科学运维以及提高配电自动化系统可靠性与实用性具有研究和实际借鉴意义。

相干光时域反射仪中受激布里渊散射的抑制

采用对分布反馈半导体激光器(DFB-LD)直接进行小信号电流调制的方法抑制相干光时域反射仪(COT-DR)中的受激布里渊散射(SBS),分析了DFB-LD受到小信号电流调制时的频谱特性以及SBS阈值和频谱宽度的关系,设计了实验电路和光路抑制光纤中SBS。理论分析和实验结果表明,在低频调制电流处,光源频谱宽度随调制频率增加而减小,随调制幅度增加而增加,而SBS随频谱宽度增加而减弱,直接用电流调制激光器可抑制COTDR中的SBS。

相干光时域反射计的光频扫描扩展检测

通过改变微波电光调制器的调制频率,实现光频率扫描。利用光频移产生的后向瑞利散射光干涉图样的变化,可得到传感温度变化信息。基于温度变化前后两次扫描频率曲线的互相关特性及其与温度变化量的对应关系,提出了光频率扫描扩展方案。理论分析和实验结果表明,该方案可有效提高系统的温度测量检测范围。实验中,信噪比提升了2.13 dB,系统可检测的最小温度变化量约为0.029℃。

基于灰度图像的光纤相干光时域反射计信号处理研究

提出了基于灰度图像直方图均衡与梯度法相结合的技术,应用于相干光时域反射计(COTDR)光纤传感信号处理,以COTDR同一光脉冲所探测得到的信号为行向量,以一组光脉冲探测得到的同一空间位置的信号为列向量,构建了相干传感信号的二维灰度图像,通过计算灰度图像的梯度,并结合图像直方图均衡处理,降低了由环境干扰所引入的噪声信号,提高了系统对振动信号的分辨力。采用该技术,基于传感光纤长度为2.5 km的COTDR系统,有效地识别了压电陶瓷所施加的振动信号。

基于相干光时域域反射计的分布式光纤振理论和实验研究振动传感的

理论分析了该振动传感与入射脉冲宽度有关,实现了一套可为基于相干光时域反射计的分布感技术的可行性,讨论了入射脉冲宽度对传感特性的影响套实验系统。该系统可以解出正弦信号的频率,实验结果布式光纤振动传感技术提供理论依据。,指出其空间分辨率果与理论分析一致。

基于SVD的相干光时域发射计降噪方法

将有用信号和噪声进行分离,提高信噪比是通信领域中一个重大的课题。介绍了相干光时域反射计(COTDR)的工作原理,针对运用COTDR检测光信号时存在的噪声问题,提出基于SVD对COTDR的降噪方法。该研究成果为COTDR信号检测的降噪算法提供了新思路。

COTDR技术在电力系统光缆监测中的应用

为了降低因温度和应力带来的光缆劣化而造成的电力系统光纤通信网的故障发生,提出了基于相干光时域反射的光缆监测方案,分析了温度和应变分布测量的原理。针对电力系统光通信网的特点及电力系统现有的光缆监测手段,提出基于相干光时域反射(COTDR,Coherent Optical Time-Domain Reflectometry)原理的光纤传感器进行光缆断点、温度和应力监测的系统方案。探讨了其在电力系统光纤传输网监测中的应用方法及前景。

COTDR散射信号相关特性的研究

在基于相干光时域反射计的分布式光纤温度与应变传感原理的基础上,对不同频率入射光的后向瑞利散射信号在频域上的相关特性进行了分析。用后向瑞利散射的离散模型来说明后向瑞利散射信号在传感光纤中传播的原理,用MATLAB软件对COTDR(相干光时域反射)过程进行了仿真和分析,对不同脉冲宽度的入射信号的功率及相关特性进行了分析研究。结果表明,输入脉冲宽度与频域相关带宽成反比,即传感位置精度与温度或应变精度成反比。

COTDR技术在海光缆监测中的应用

由于海光缆铺设在复杂恶劣的海洋环境中,容易受到环境因素的破坏,传统的OTDR技术已经无法满足监测需求,而COTDR技术正好能弥补不足。在介绍COTDR技术的原理和海光缆监测技术发展现状基础上,研究了COTDR对应力的检测方法,并对COTDR在海光缆监测和维护中的应用进行了探讨。

COTDR系统中干涉衰落影响的研究

相干光时域反射仪(COTDR)测量曲线的振幅变化受相干瑞利噪声影响较大,严重时导致系统发生误报并降低系统性能。主要探索了系统中相干瑞利噪声的产生机理及其影响因素,给出了各个因素与瑞利散射系数之间的定量关系,并仿真分析了光纤折射率、系统空间分辨率和光源频率的变化对干涉衰落波形的具体影响;从改变光源频率的角度总结分析了近年来降低COTDR系统中干涉衰落的主要方法及其局限性,并对COTDR系统在长距离光通信链路和地铁隧道监测等方面的应用进行了介绍。

基于COTDR技术在长输油气管道光纤预警系统中的设计与应用

针对长输油气管道,采用与输油气管道伴行的通信传输光缆作为分布式实时监测传感器,将相干光时域反射(COTDR)技术使用在光纤预警系统中。当第三方施工事件、人工机械挖掘事件、自然灾害破坏、盗油盗气等事故发生时,根据COTDR在不同监测环境下的分布特性,判断出报警类型并准确定位事件发生的位置。通过介绍COTDR技术原理,研究在分布式光纤预警系统中的工作架构和技术优势。该系统完善了长输油气管道对“技防”的需求,既能减少人力投入,又能保障长输管道的安全运行。

基于线性相关系数的COTDR事件判定方法

相干光时域反射仪(COTDR)对长距离多跨段海底光缆线路的测量曲线中包含着剧烈的振幅变化,直接使用常见的小波分析方法对反射事件进行自动判定存在实现难度较大、运算时间较长的不足。提出了一种基于线性相关系数的COTDR事件判定方法,通过对光缆线路实测曲线中局部数据的线性相关系数进行计算和分析,自动区分了光放大器和反射事件产生的功率突变,并得到其准确位置。

一种新的COTDR信号平滑和事件识别算法

相干光时域反射仪(COTDR)是测量海底光缆工作情况的设备,由于相干瑞利噪声和偏振噪声的影响,实际测量得到的COTDR检测曲线中往往含有比较剧烈的振幅抖动,使得自动识别光缆上发生的反射事件变得非常困难。文章提出了一种有效的基于小波变换和线性相关系数的滑动平均算法,降低了COTDR曲线上的振幅抖动,与传统的小波去噪算法相比,有效地提高了测量曲线的平滑度,且成功实现了事件的自动检测。

单点振动激励下分布式光纤声传感系统的响应特点

基于相干光时域反射技术的分布式光纤声传感系统是检测环境振动的重要工具,但系统响应受干涉光强波动干扰,给定量检测带来困难。针对单频连续点振源这一较为典型的传感场景,研究商用相干光时域反射系统的响应特性。实验表明,系统可以准确探测振动的位置和中心频率。实验探索了两种信号处理方法。信号频谱的时域平均可以还原出响应和振幅间的线性关系;一定范围内的空间域响应分布保留了振动强度分布特点。两种方法都较好地克服了信号波动的影响,将有助于系统实现更为精确一致的测量。