【摘 要】
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分布式光纤传感技术是光纤传感领域的研究热点之一。它具有分布式、长距离、抗腐蚀、精度高等优点,还能在沿光纤路径上得到被测量场在时间上和空间上的连续分布信息。其中布
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分布式光纤传感技术是光纤传感领域的研究热点之一。它具有分布式、长距离、抗腐蚀、精度高等优点,还能在沿光纤路径上得到被测量场在时间上和空间上的连续分布信息。其中布里渊(Brillouin)分布式光纤传感器对温度和应变都敏感,被认为是最有应用前景的长距离分布式光纤传感技术。在许多应用场合,如对铁路、海岸线、输油管道等的监测中,需要对上百公里甚至更长的路径进行分布式传感。实现长距离高性能传感主要解决以下几个问题：在长距离分布式布里渊光纤传感器中,无论是激励光、探测光还是布里渊散射光在传输的过程中都受到光纤的传输衰减,导致一般分布式检测系统难以达到100km的传感。分布式布里渊光纤传感器检测的是微弱的布里渊散射信号,与瑞利散射信号仅有约11GHz的频差,难以区分二者。再者,布里渊散射信号的强度和频移量分别是温度和应变的函数,需要合适的信号处理技术提取布里渊散射信号的幅度、频率和相位信息,实现多参量传感。论文研究了引入光纤拉曼放大技术(FRA)的BOTDR,利用传感光纤作为增益介质,来分布式放大脉冲激励光和自发布里渊散射光,数值仿真和实验研究表明,不同传感距离的BOTDR,可通过调节拉曼泵浦光功率和EDFA光放大器增益参数,来实现较好的传感结果。实验中实现了100km的传感距离,空间分辨率为50m,温度分辨率为±3℃。研究采用相干检测的光信号处理方法,对小信号进行放大,同时提取出幅度、频率和相位信息,仿真结果表明,相干检测相对于直接检测,有利于提高信号检测的准确率,同时实现温度和应变的多参量传感。论文讨论了提高传感性能的其它方案,如衰减型BOTDA.
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