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分布式光纖應變傳感技術及應用


  來源: 中電儀器-中電科40、41所 時間:2016-05-06 作者:袁明 閆寶東 閆繼送
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圖6 布里淵光相關域反射系統實驗裝置圖

BOCDR擁有高速測試、高分辨率以及連續分布式等特點,可以測量光纖的應變分布、溫度分布以及振動分布,目前,BOCDR技術在5m長的光纖上可以得到50Hz的測試速度以及13mm的空間分辨率,在1km長的光纖上可以取得66cm的空間分辨率。由于BOCDR的空間分辨率與最大測試距離存在平衡關系,明顯的限制了BOCDR的應用及發展,至今為止并未見到實際尚未見到有實際產品與工程應用的報道。

7、BOTDA技術
圖7 布里淵光時域分析系統結構圖

BOTDA利用光纖中的受激布里淵散射信號測量光纖的應變分布或溫度分布,其基本系統如圖7所示,首先需要將連續光和脈沖光分別射入光纖的兩端,當連續光和脈沖光的頻率差與光纖中某處的布里淵頻移相等時,該位置會產生受激布里淵放大效應,兩束光之間發生能量轉移。

當前,對于BOTDA的研究主要集中于在保證其溫度/應變測量精度的前提下,改進傳感距離、空間分辨率和測試速度。已提出的改進技術包括脈沖編碼、分布式拉曼放大、差分脈沖對BOTDA、脈沖預泵浦BOTDA、暗脈沖BOTDA、相移脈沖BOTDA、斜率輔助BOTDA等技術。

在傳感距離方面,BOTDA已經可以在超過120km的光纖上實現了1m的空間分辨率,最長測試距離也已達到150km以上;在空間分辨率提升方面,BOTDA技術已經可以實現最高1cm的空間分辨率;BOTDA最高可以實現100Hz振動的測量;

目前,BOTDA產品已經進入商品化以及實用化階段,日本的Neubrex公司、瑞士Ominisens公司、加拿大OZ公司都已向市場推出成熟產品,產品也已經被用于各種分布式工程實用化研究以及實驗。

8、BOTDR技術

BOTDR利用自發布里淵散射光信號探測技術,可以在光纖的一端來測量光纖中軸向應力的分布情況。其測量原理如圖8所示,光脈沖注入光纖系統的一端,光纖中的后向散射光作為時間的函數,同時帶有光纖沿線應變分布的信息。自發布里淵散射信號的布里淵頻移量與光纖應變和溫度的變化量呈良好的線性關系。因此通過側量布里淵散射頻移量即可得到光纖中的應變與溫度分布。

圖8 BOTDR測量原理圖

關鍵詞:儀器儀表 分布式光纖傳感 OFDR BOTDA BOTDR    瀏覽量:2166

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