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布里渊散射光纤传感器的交叉敏感问题

Cross Sensitivity of Brillouin Scattering Distributed Fiber Sensor

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摘要

基于布里渊散射的全分布式光纤传感器的布里渊频移同时受应变和温度的影响, 无法由单一的布里渊频移解析应变或温度的信息, 这种交叉敏感问题制约了传感器的实用化。介绍了目前解决交叉敏感问题的主要方法及工作原理。研究了大有效面积非零色散位移光纤(LEAF)的布里渊散射谱与应变和温度的关系, 实验发现布里渊谱具有三个布里渊峰, 三个峰的布里渊频移与应变和温度成线性关系, 第一个峰和第三个峰的布里渊峰峰值功率的差值与温度无关, 但与应变成线性关系。最后基于实验结果提出了一种解决交叉敏感问题的方案, 获得了大约130 με的应变测量精度和8 ℃的温度测量精度。

Abstract

Brillouin frequency shift in a Brillouin scattering-based fully distributed fiber sensor is the combined effects of strain and temperature. A single Brillouin frequency shift can't achieve the information of strain and temperature, respectively, and the cross sensitivity limits the practice of the sensor. The present methods and working principles for solving the cross sensitivity are introduced. The relationship between Brillouin-scattering spectrum and strain or temperature of large effective area non-zero dispersion-shifted fiber (LEAF) is investigated. It is found that there are three Brillouin scattering peaks in the spectrum, which are linear with strain and temperature. The difference of Brillouin intensity between the first peak and the third peak is independent of temperature but is linear with strain. A resolution to solve the cross-sensitivity problem based on experimental results is given, and about 130 με strain and 8 ℃ temperature measurement resolution is achieved.

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补充资料

中图分类号:TN247

所属栏目:光纤光学与光通信

收稿日期:2006-02-14

修改稿日期:2006-09-12

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作者单位    点击查看

董玉明:南京大学光通信工程研究中心, 南京 210093
张旭苹:南京大学光通信工程研究中心, 南京 210093南京大学工程管理学院, 南京 210093
路元刚:南京大学光通信工程研究中心, 南京 210093南京大学工程管理学院, 南京 210093
刘跃辉:南京大学光通信工程研究中心, 南京 210093
王顺:南京大学光通信工程研究中心, 南京 210093南京大学工程管理学院, 南京 210093

联系人作者:董玉明(solodum168@163.com)

备注:董玉明(1978-)男, 河南信阳人, 博士研究生, 主要从事基于布里渊散射全分布式光纤传感技术及其在光缆监测中的应用。

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引用该论文

董玉明,张旭苹,路元刚,刘跃辉,王顺. Cross Sensitivity of Brillouin Scattering Distributed Fiber Sensor[J]. Acta Optica Sinica, 2007, 27(2): 197-201

董玉明,张旭苹,路元刚,刘跃辉,王顺. 布里渊散射光纤传感器的交叉敏感问题[J]. 光学学报, 2007, 27(2): 197-201

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