基于自发布里渊散射的电缆弧垂在线监测研究

为了提高输电线负载能力、防止电网事故发生,文章利用布里渊散射和相干检测的原理,设计了一种基于自发布里渊散射的架空输电线路弧垂在线监测系统。利用布里渊光时域反射(BOTDR)技术,实时采集沿光纤分布的应变信号,提取应变传感关键性特征,实现对弧垂异常点的精准定位和预警。实验室数据和变电站测试结果表明:系统能够实时检测和精准定位应变变化信息,可单端测量且操作简单;可精准定位应变突变点,实现电缆弧垂异常情况的预警,及时发现和处理故障隐患,保证输电线路的安全稳定运行。

基于超结构光纤光栅的自发布里渊散射检测系统设计与实现

为解决光纤背向散射信号中自发布里渊散射信号提取困难的问题,针对自发布里渊散射信号的频谱特点,设计并制作了一种双峰、波长可调结构的超结构光纤光栅滤波器。该滤波器具有滤波抑制比高、滚降特性好、线宽窄、中心波长可调、插损低、稳定性高等特点。通过两级超结构光纤光栅的级联,对瑞利散射信号的抑制达到约30 dB,可以把自发布里渊散射信号的2个峰同时提取出来。在此基础上,搭建了基于布里渊散射技术的全分布式光纤传感实验系统,对长度约为32 km的传感光纤进行了实验测量,在对被测光纤上长度为130、150 m的两段光纤分别施加1200μ,ε温度变化20°C时,系统较清楚地显示出应力、温度对被测光纤的作用效果。测量结果表明,该系统可以实现光纤温度及应力的变化监测。

基于光栅Sagnac环的自发布里渊散射检测方法

提出了一种采用光纤光栅(FBG)Sagnac环对光纤中自发布里渊散射信号进行直接检测的新方法,从理论上分析了FBG Sagnac环滤波器的传输特性。研制了非对称结构的FBG Sagnac环,并应用在自发布里渊散射光谱测量和分布式温度传感实验系统中。通过控制压电陶瓷(PZT)两极的电压对FBG Sagnac环的臂长差进行精确调节,实现了自发布里渊散射信号与瑞利散射信号的有效分离及检测。

光纤马赫-曾德干涉仪在自发布里渊散射测量中的应用

从理论上详细分析了全光纤马赫-曾德（Mach-Zehnder）干涉仪的光学滤波原理,将所研制的全光纤单通马赫-曾德干涉仪应用于自发布里渊散射测量中,初步实现了色散位移光纤中自发布里渊散射与瑞利散射的有效分离及自发布里渊散射谱的测量。

利用自发布里渊散射测量液体声速

为了克服共振干涉法在液体的热力学声速和高频声速测量方面精度不高的问题,本文建立了一种基于自发布里渊散射原理的测定液体声速的实验装置.利用法布里-珀罗干涉仪对散射光进行扫描滤波,数据采集卡结合光子计数器对散射光进行探测,设计了一种散射光信息采集分析方法.该实验方法有效的解决了传统布里渊散射方法中信号失真的问题,显著地提升了液体声速测量精度.对308.6—906.2 MHz内298.15 K饱和液相CCl4声速进行了测量,测量结果与文献值具有较好一致性.利用法布里-珀罗干涉仪周期性扫描的滤波原理,通过在测量得到的布里渊频移上加减整数倍个自由波谱区,得到了更大频率的波谱信息,进而设计一种测定介质高频声速的方法.对CCl4在5406.1—5521.0 MHz频段内的声速进行了测量.实验结果显示,CCl4的热力学声速随频率无明显变化,而高频声速随频率的增大呈增大趋势且远大于热力学声速,证实CCl4具有色散现象.

脉冲光布里渊散射信号的拉曼放大研究

实验研究了前向拉曼泵浦方式下脉冲信号光产生的自发布里渊散射信号和受激布里渊散射(SBS)信号的拉曼放大规律。拉曼泵浦放大自发布里渊散射信号时,随泵浦功率增大会出现SBS现象,对散射信号的放大由拉曼放大和布里渊放大两部分引起,因此增益较大,当拉曼泵浦功率为1 000 mW时Stokes光增益可达54 dB。拉曼泵浦放大SBS信号时,放大过程中只存在拉曼放大。且当泵浦功率增大至600 mW时,会引起多级布里渊散射,致使一级Stokes和泵浦能量会转移到下一级布里渊散射,一级Stokes光增益饱和并下降。

利用局部受激散射激励提升紧凑型低成本BOTDR系统探测精度

提出一种利用局部受激布里渊散射(SBS)提升布里渊光时域反射(BOTDR)系统的检测精度的方法。实验中使用20 ns的泵浦脉冲,设置脉冲频率为40 kHz,在23℃温度下对1009 m待测光纤进行测量,然后设置脉冲频率为20 kHz,对2019 m待测光纤进行测量,比较不同电流下频移分布的均方根误差(RMSE)。使用50 ns的泵浦脉冲,设置脉冲频率为20 kHz,对2000 m待测光纤上前端和后端各50 m长度光纤水浴加热至50℃并进行测量。实验结果说明尽管发生的SBS会减小BOTDR系统的传感距离,但却能够在一定程度上提高温度/应变的探测精度。与传统BOTDR系统相比,所提系统利用局部SBS提高了BOTDR系统特定距离上的探测精度,使得紧凑型低成本BOTDR系统的工程实用性得以提高。