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分布式光纤传感器的编码技术研究

光学学报 2024年第1期44卷 255-270页

作者：林全聪程凌浩吕杰张天放梁浩关柏鸥暨南大学光子技术研究院广东省光纤传感与通信技术重点实验室广东广州510632

基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码... 详细信息

基于光纤中的瑞利、布里渊、拉曼等散射效应以及弱反射阵列的分布式光纤传感(DOFS)能够对光纤损耗、温度、应变、振动、声音等多种参量实现长距离、高空间分辨率的实时监测,受到了越来越多的关注,具有非常广阔的应用。在DOFS中使用编码脉冲序列增加DOFS的信号能量,是提高传感性能的一个重要技术途径。因此,编码技术的应用一直是DOFS研究的一个重要领域。综述了DOFS中编码技术的研究进展,阐述了编码技术提高传感性能的技术原理,归纳了不同编码方案的设计和实现方法,分析了不同类型DOFS的技术特征及其相应的编码技术应用方法。最后,对DOFS中的编码技术的发展进行了展望。

关键词：传感器分布式光纤传感器编码技术光纤瑞利传感器光纤布里渊传感器光纤拉曼传感器光纤弱光栅阵列传感器

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分布式光纤传感器裂缝传感模型试验(英文)

四川大学学报（工程科学版） 2004年第6期36卷 24-27页

作者：丁睿刘浩吾罗凤林牟廷敏四川大学水电学院四川成都610065 四川省交通厅公路规划勘察设计院四川成都610041

基于光时域反射技术及瑞利散射,构建全自动控制的高精度力-光耦合试验系统,进行了分布式光纤传感器裂缝传感模型试验,研究了混凝土模型力-光本构关系,试验中组合传感光纤初始感知缝宽达0.1mm,光纤传感动态范围达5.3mm,定位精度达到0.2m... 详细信息

基于光时域反射技术及瑞利散射,构建全自动控制的高精度力-光耦合试验系统,进行了分布式光纤传感器裂缝传感模型试验,研究了混凝土模型力-光本构关系,试验中组合传感光纤初始感知缝宽达0.1mm,光纤传感动态范围达5.3mm,定位精度达到0.2m,并根据试验数据拟合出半经验公式。

关键词：分布式光纤传感器光时域反射技术瑞利散射衰减

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分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

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传感技术学报 2011年第10期24卷 1406-1411页

作者：毛江鸿何勇金伟良邵剑文浙江大学结构工程研究所杭州310058 浙江大学建筑设计研究院杭州310027

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测。应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还... 详细信息

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测。应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还与感应结构应变信号的分布式光纤传感器的应变传递性能有关。从理论上分析了传感光纤特性、粘结剂物理性质、传感器结构特征对分布式光纤传感器应变传递性能的影响,并通过传感器标定试验对各影响因素进行了定量分析。结果表明,理论分析和试验研究均有效揭示了分布式光纤传感器应变传递性能同各物理参数之间的关系,可为工程应用中传感器的优化设计进行指导。

关键词：分布式光纤传感器测量精度应变传递应变检测健康监测

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分布式光纤传感器测量数据可靠性分析方法

实验力学 2021年第1期36卷 62-68页

作者：王亿桦周震寰李建乐单一男赵士元武湛君大连理工大学运载工程与力学学部辽宁大连116024 哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150000

分析了分布式光纤传感器测量结果的可靠性,提出从应变系数和温度系数标定到分布式光纤传感器物理量测量以及结果评价的方法,设计了分布式光纤传感器的应变系数和温度系数标定装置,同时分析了应变标定装置的不确定度来源,采用基于光频域... 详细信息

分析了分布式光纤传感器测量结果的可靠性,提出从应变系数和温度系数标定到分布式光纤传感器物理量测量以及结果评价的方法,设计了分布式光纤传感器的应变系数和温度系数标定装置,同时分析了应变标定装置的不确定度来源,采用基于光频域反射技术的分布式光纤解调仪进行了实验验证。应变标定范围为-5000με~5000με,温度标定范围为20℃~50℃,第一次测量得到应变系数和温度系数分别为:-6.6775με/GHz和-0.5921℃/GHz。使用获得的应变系数和温度系数再次测量,得到在测量范围内,应变测量相对误差为1%,温度测量相对误差为2%,满足工程应用要求。上述结果表明,设计、发展的数据标定及分析方法可用于分布式光纤传感器应变系数和温度系数的标定。

关键词：分布式光纤传感器标定应变温度

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分布式光纤传感器的应变测量方法及其应用

压电与声光 2015年第3期37卷 485-488页

作者：单一男武湛君徐新生常志龙马云龙大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 北京宇航系统工程研究所北京100076

基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器是对应变、温度耦合敏感的高分辨率传感器。针对应变测量方面,研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片在应变测量方法上的区别。通过钢板单向拉伸试验,分别从测量精度、线性度及可重复性等方面研... 详细信息

基于背向瑞利散射的分布式光纤传感器是对应变、温度耦合敏感的高分辨率传感器。针对应变测量方面,研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片在应变测量方法上的区别。通过钢板单向拉伸试验,分别从测量精度、线性度及可重复性等方面研究对比了分布式光纤传感器及电阻式应变片的测量数据。通过非等厚度悬臂梁弯曲试验,分析分布式光纤传感器在应变测量方面的优势,并借助于分布式光纤传感器的应变测量数据,重构结构表面应变场。

关键词：分布式光纤传感器损伤识别载荷测试应变场重构数值模拟

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分布式光纤传感器温度与应变区分的研究

传感器与微系统 2010年第5期29卷 25-27,30页

作者：雷杨潘炜闫连山罗斌张志勇任中耀西南交通大学信息科学与技术学院信息光子与通信研究中心四川成都610031

针对分布式光纤传感器系统中温度和应变同时存在的问题,给出了一种联合受激布里渊散射(SBS)和后向瑞利散射来解决此类交叉问题的方法。根据光纤中SBS,后向瑞利散射与施加在光纤上的温度和应变的相关特性,分析了温度和应变对SBS,瑞利散... 详细信息

针对分布式光纤传感器系统中温度和应变同时存在的问题,给出了一种联合受激布里渊散射(SBS)和后向瑞利散射来解决此类交叉问题的方法。根据光纤中SBS,后向瑞利散射与施加在光纤上的温度和应变的相关特性,分析了温度和应变对SBS,瑞利散射的影响。数值求解出在泵浦光入射端接收到的SBS信号光功率和后向瑞利散射光功率。由应变补偿并解调SBS信号光功率获得温度信息,并分析了应变对温度精度和空间分辨率的影响。

关键词：分布式光纤传感器受激布里渊散射后向瑞利散射温度应变

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波分复用串联的布里渊散射分布式光纤传感器

光子学报 2005年第10期34卷 1497-1500页

作者：宋牟平郑晓章献民浙江大学信息与电子工程学系杭州310027

在一定分辨率和响应时间要求下,应用波分复用技术来串联布里渊散射分布式光纤传感器,解决了同时进行传感和通信存在的信号干扰.具体是采用波分复用来隔离传感光信号与通信光信号,同时应用光相干外差接收来分离传感与通信之间的电信号频... 详细信息

在一定分辨率和响应时间要求下,应用波分复用技术来串联布里渊散射分布式光纤传感器,解决了同时进行传感和通信存在的信号干扰.具体是采用波分复用来隔离传感光信号与通信光信号,同时应用光相干外差接收来分离传感与通信之间的电信号频谱.实现了两台布里渊散射分布式光纤传感器之间的串联,单台传感器的传感距离为25km,串联后达到50km.

关键词：分布式光纤传感器布里渊散射波分复用光外差检测

琼斯矩阵在分布式光纤传感器偏振态分析中的应用

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光电工程 2007年第2期34卷 120-125页

作者：谭靖陈伟民符欲梅重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室中国人民解放军95478部队重庆400000

针对基于Sagnac原理的分布式光纤传感器中光波偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号“偏振诱导衰落”问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了传输光偏振态影响系统功率传输系数的数学模型;根据仿真分析的结果,发现使用反射镜作为反射元件,只... 详细信息

针对基于Sagnac原理的分布式光纤传感器中光波偏振态在双折射影响下所带来的干涉信号“偏振诱导衰落”问题,运用琼斯矩阵分析法,建立了传输光偏振态影响系统功率传输系数的数学模型;根据仿真分析的结果,发现使用反射镜作为反射元件,只能消除光纤圆双折射的影响,而不能消除线性双折射的影响。因此,提出了使用法拉第旋转镜提高系统抗偏振衰落能力的改进方法,仿真结果表明可以很好地消除传感光纤的线性双折射和圆双折射的影响。

关键词：分布式光纤传感器琼斯矩阵偏振态法拉第旋转镜

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油气管线泄漏监测分布式光纤传感器的研究

西安交通大学学报 2003年第9期37卷 933-936页

作者：王延年赵玉龙蒋庄德朱笠杨静赵国仙西安交通大学机械制造工程国家重点实验室西安710049 中国石油天然气集团公司管材研究所西安710065

提出了一种长距离油气管线泄漏在线监测的分布式光纤传感器.在油气管线附近并行铺设一条光缆,利用光纤作为传感器,拾取由油气管线泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号.在实验室中,把工作窗口为1310nm、芯径为50/125... 详细信息

提出了一种长距离油气管线泄漏在线监测的分布式光纤传感器.在油气管线附近并行铺设一条光缆,利用光纤作为传感器,拾取由油气管线泄漏、附近机械施工和人为破坏等事件产生的压力和振动信号.在实验室中,把工作窗口为1310nm、芯径为50/125μm的多模光纤作为传感光纤,在0 6MPa泄漏气流的作用下进行了实验.在光入射端,用光时域反射计对上述事件引发的损耗进行定位;在光输出端,用光功率计检测光功率的变化,并根据信号特征来判定事件的类型.研究结果表明,分布式光纤传感器可以对长达几十公里的管线泄漏进行监测,且定位精度在几十米之内.因此,分布式光纤传感器可用于远距离油气管线泄漏的实时在线监测.

关键词：光纤分布式光纤传感器泄漏油气管线