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基于菲涅耳反射的准分布式光纤温度传感器

A Quasi-Distributed Optical Fiber Temperature Sensor Based on Fresnel Reflection

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摘要

基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术,提出了一种新型的、结构简单的准分布式光纤温度传感器。传感器由两个端面抛光的光纤对接构成,并在两端面间隙中填充温敏材料。传感器周围温度变化改变温敏材料的折射率,从而引起菲涅耳反射强度的变化。将三个传感头串联,利用OTDR探测各传感器菲涅耳反射的微弱变化实现温度传感和传感器定位。在-30~80 ℃范围内,随着温度升高,该系统各个传感头的菲涅耳反射强度单调增大,且温度传感特性具有良好的重复性,同时具有极低的附加损耗。

Abstract

Based on the principle of Fresnel reflection and the optical time-domain reflectometry (OTDR) techniques, a quasi-distributed optical fiber temperature sensor which can achieve accurate temperature measurement is presented. The sensor head is made of two face-to-face single-mode optical fibers whose end surfaces have been polished. The gap betwen two fibers is filled with a temperature-sensitivity material. The temperature variation causes the refractive index of the filling material to change, and then the intensity of Fresnel reflection will be changed. A sensing scheme with three sensor heads in series is investigated in experiment. The slight changes in Fresnel reflection intensity are detected by OTDR, with which the temperature sensing characteristics are studied. The experimental results show that the Fresnel reflectivity increases monotonically when the temperature varies from -30 ℃ to 80 ℃. The sensor heads have good repeatability and low insertion loss.

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补充资料

中图分类号:TN 253

所属栏目:光纤元件

基金项目:国家自然科学基金(60807031,60677031),上海研发公共服务平台建设专项(上海市科委2007年度“创新行动计划”项目研发基地能力建设专项)(07DZ22024),上海市晨光人才计划(2007CG54),上海市国际科技合作基金(075307017)和上海市教委(08ZZ49,06AZ032)资助项目。

收稿日期:2008-01-30

修改稿日期:2008-04-30

网络出版日期:0001-01-01

作者单位    点击查看

徐平:上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
庞拂飞:上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
陈娜:上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
陈振宜:上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
王廷云:上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072

联系人作者:徐平(missxuping@yahoo.com.cn)

备注:徐平(1982—),女,北京人,硕士研究生,主要从事光纤传感器方面的研究。

【1】R. Rathod, R. D. Pechstedt, D. A. Jackson et al.. Distributed temperature-change sensor based on Rayleigh backscattering in an optical fiber [J]. Opt. Lett., 1994, 19(8):593~595

【2】Zhang Guiju, Yu Qingxu, Song Shide.Fiber optic temperature sensor based on F-P cavity interferometric-intensity modulation mechanism [J]. Chinese J. Lasers, 2005, 32(2):228~231
张桂菊,于清旭,宋世德. 基于F-P腔的干涉/强度调制型光纤温度传感器[J]. 中国激光, 2005, 32(2):228~231

【3】Mostafa, Ahangrani, Farahani et al.. Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated probe light for distributed temperature Raman remote sensing [J]. J. Lightwave Technol., 1999, 17(8):1379~1391

【4】Zhang Zaixuan, Wang Jianfeng, Liu Honglin et al.. Experimental research of 30 km long distance distributed optical fiber Raman temperature sensor system [J]. Chinese J. Lasers, 2004, 31(5):613~616
张在宣,王剑锋,刘红林 等. 30 km远程分布光纤拉曼温度传感器系统的实验研究[J]. 中国激光, 2004, 31(5):613~616

【5】Song Muping, Zhao Bin, Zhang Xianmin. Brillouin optical time domain analysis distributed optic-fiber sensor based on microwave electrooptic modulation [J]. Acta Optica Sinica, 2005, 25(8):1053~1056
宋牟平,赵斌,章献民. 基于微波电光调制的布里渊光时域分析传感器[J]. 光学学报, 2005, 25(8):1053~1056

【6】G. Hewa-Gamage, P. L. Chu. A multiplexed point temperature fibre sensor array using OTDR technique and TDM mechanism [C]. Sensors, Proceedings of IEEE, 2002. 111~115

【7】Shintaro Sumida, Shinji Okazaki, Shukuji Asakura et al.. Distributed hydrogen determination with fiber-optic sensor [J]. Sensors and Actuators B, 2005, 108(1-2):508~514

【8】Lo Yu-Lung, Xu Shao-Hung. New sensing mechanisms using an optical time domain reflectometry with fiber Bragg gratings [J]. Sensors and Actuators A-Physical, 2007, 136 (1):238~243

【9】V. Murphy, B. D. MacCraith, T. Butler et al.. Quasi-distributed fibre-optic chemical sensing using telecom optical fibre [J]. Electron. Lett., 1997, 33(7):618~619

【10】N. M. P. Pinto, O. Frazao, J. M. Baptista et al.. Quasi-distributed displacement sensor for structural monitoring using a commercial OTDR [J]. Optics and Lasers in Engineering, 2006, 44(8):771~778

【11】Wu Chongqing. Optical Waveguide Theory [M]. 1st ed.. Beijing: Tsinghua University Press, 2005. 133~134
吴重庆. 光波导理论[M]. 第一版. 北京:清华大学出版社, 2005. 133~134

【12】Edvard Cibula, Denis Donlagic. In-line short cavity Fabry-Perot strain sensor for quasi distributed measurement utilizing standard OTDR [J]. Opt. Express, 2007, 15(14):8719~8730

引用该论文

Xu Ping,Pang Fufei,Chen Na,Chen Zhenyi,Wang Tingyun. A Quasi-Distributed Optical Fiber Temperature Sensor Based on Fresnel Reflection[J]. Chinese Journal of Lasers, 2008, 35(12): 1955-1958

徐平,庞拂飞,陈娜,陈振宜,王廷云. 基于菲涅耳反射的准分布式光纤温度传感器[J]. 中国激光, 2008, 35(12): 1955-1958

被引情况

【1】陆樟献,陈善飞,王正良. 基于磁性液体中光纤端面反射的磁场和电流传感. 光学学报, 2009, 29(6): 1482-1486

【2】宋牟平,鲍翀,裘超,叶险峰. 结合布里渊光时域分析和光时域反射计的分布式光纤传感器. 光学学报, 2010, 30(3): 650-654

【3】宋牟平,鲍翀,叶险峰. 基于正交偏振控制的布里渊光时域分析长距离分布式光纤传感器. 中国激光, 2010, 37(3): 757-762

【4】宋牟平,裘超. 普通单模光纤的长距离双参量传感布里渊光时域反射计. 光学学报, 2010, 30(4): 954-958

【5】闫晓梅,王志社. 基于光锥耦合的X射线像增强器. 光学学报, 2010, 30(5): 1478-1482

【6】宋牟平,励志成,裘超. 50 km长距离布里渊光时域分析分布式光纤传感器. 中国激光, 2010, 37(6): 1426-1429

【7】余向东,张在宣,祝海忠,刘红林,王剑锋. 一种应用于分布式光纤拉曼温度传感器的温度补偿电路. 中国激光, 2010, 37(6): 1440-1444

【8】宋牟平,鲍翀,叶险峰. 采用Simplex编码光外调制的拉曼散射分布式光纤传感器. 中国激光, 2010, 37(6): 1462-1466

【9】高存孝,朱少岚,冯莉,宋志远,曹宗英,何浩东,牛林全. 用于分布式光纤传感的全光纤激光器. 中国激光, 2010, 37(6): 1501-1504

【10】赵宇,金永兴,董新永,王剑锋. 基于多模干涉的光纤折射率传感器的实验研究. 中国激光, 2010, 37(6): 1516-1519

【11】谢杭,宋牟平,叶险峰. 双光纤双参量布里渊光时域分析传感技术的研究. 激光与光电子学进展, 2012, 49(3): 30601--1

【12】谢杭,宋牟平,沈逸铭,董佩君,叶险峰. 布里渊光时域分析仪与马赫-曾德尔干涉仪共同检测传感技术. 中国激光, 2012, 39(s1): 114002--1

【13】沈逸铭,宋牟平,董沛君. 长距离衰减型布里渊光时域分析仪的性能. 中国激光, 2012, 39(s2): 205005--1

【14】安佳丽,金永兴,孙明明,董新永. 基于腰椎放大单模多模单模光纤结构的折射率传感器. 中国激光, 2014, 41(s1): 105013--1

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