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分布式光纤应变传感技术及应用


  来源: 中电仪器-中电科40、41所 时间:2016-05-06 作者:袁明 闫宝东 闫继送
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图6 布里渊光相关域反射系统实验装置图

BOCDR拥有高速测试、高分辨率以及连续分布式等特点,可以测量光纤的应变分布、温度分布以及振动分布,目前,BOCDR技术在5m长的光纤上可以得到50Hz的测试速度以及13mm的空间分辨率,在1km长的光纤上可以取得66cm的空间分辨率。由于BOCDR的空间分辨率与最大测试距离存在平衡关系,明显的限制了BOCDR的应用及发展,至今为止并未见到实际尚未见到有实际产品与工程应用的报道。

7、BOTDA技术
图7 布里渊光时域分析系统结构图

BOTDA利用光纤中的受激布里渊散射信号测量光纤的应变分布或温度分布,其基本系统如图7所示,首先需要将连续光和脉冲光分别射入光纤的两端,当连续光和脉冲光的频率差与光纤中某处的布里渊频移相等时,该位置会产生受激布里渊放大效应,两束光之间发生能量转移。

当前,对于BOTDA的研究主要集中于在保证其温度/应变测量精度的前提下,改进传感距离、空间分辨率和测试速度。已提出的改进技术包括脉冲编码、分布式拉曼放大、差分脉冲对BOTDA、脉冲预泵浦BOTDA、暗脉冲BOTDA、相移脉冲BOTDA、斜率辅助BOTDA等技术。

在传感距离方面,BOTDA已经可以在超过120km的光纤上实现了1m的空间分辨率,最长测试距离也已达到150km以上;在空间分辨率提升方面,BOTDA技术已经可以实现最高1cm的空间分辨率;BOTDA最高可以实现100Hz振动的测量;

目前,BOTDA产品已经进入商品化以及实用化阶段,日本的Neubrex公司、瑞士Ominisens公司、加拿大OZ公司都已向市场推出成熟产品,产品也已经被用于各种分布式工程实用化研究以及实验。

8、BOTDR技术

BOTDR利用自发布里渊散射光信号探测技术,可以在光纤的一端来测量光纤中轴向应力的分布情况。其测量原理如图8所示,光脉冲注入光纤系统的一端,光纤中的后向散射光作为时间的函数,同时带有光纤沿线应变分布的信息。自发布里渊散射信号的布里渊频移量与光纤应变和温度的变化量呈良好的线性关系。因此通过侧量布里渊散射频移量即可得到光纤中的应变与温度分布。

图8 BOTDR测量原理图

关键词:仪器仪表 分布式光纤传感 OFDR BOTDA BOTDR    浏览量:1923

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