1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 合肥 230026
3 University of Strathclyde, Department of Electrical and Electronics Engineering, United Kingdom
结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程, 研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响; 采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组, 实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明: 经过修正的传感器在900 m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃, 整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃.
光纤光学 分布式光纤温度传感器 喇曼散射 光纤损耗 温度修正 Fiber optics Distributed optical fiber temperature sensor Raman scattering Fiber attenuation Temperature calibrattion
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 Department of Engineering and Physics Science, Heriot-Watt University, Edinburgh, United Kingdom
3 Department of Electrical and Electronic Engineering, Strathclyde University, Glasgow, United Kingdom
开展了基于光纤后向相干瑞利散射原理的分布式光纤传感在管道安 全实时监测系统中的信号数值模拟和实验研究。 采用多个连续脉冲周期光纤相干后向瑞利散射光在有扰动情况的一维脉冲响应理论模型, 解释了外部扰动对整个后向 瑞利散射信号的影响。并且对理论模型进行数值模拟, 直观展示了相干后向瑞利散射光功率关系曲线;通过对4 km长度的 光纤进行扰动传感实验, 有效地定位了扰动的发生;并且提出了一种利用软件寻峰归一化 提高后向瑞利散射功率信号信噪比的方法, 可以减少平均次数, 从而增大可提取扰动频率范围。
纤维与波导光学 分布式光纤传感 相干瑞利散射 管道安全 相位敏感 fiber and waveguide optics distributed optical fiber sensing coherent Rayleigh scattering pipeline safety phase sensitivity
1 中国科学院合肥物质科学院安徽光机所, 合肥 230031
2 Dept of EEE, University of Strathclyde, 204 George Street, Glasgow, G1 1XW, United Kingdom
基于相干后向瑞利散射原理搭建了一套分布式光纤传感系统, 并设计了一种优化的掺铒光纤放大器。以此为基础进行实验, 分析了消光比、传感距离和传感光纤前后端反射等几个关键因素对相干后向瑞利散射波形的影响。实验结果表明：适当地设计电光调制器偏置电压与掺铒光纤放大器, 可明显改善注入脉冲信号峰值功率和消光比；由于注入信号光消光比的限制, 短距离传感比长距离传感更容易获得优良的散射信号；消除传感光纤前后端的菲涅耳反射也能显著提升散射信号的质量与稳定性。
分布式光纤传感 后向瑞利散射 消光比 传感长度 菲涅耳反射 distributed optical fiber sensor Rayleigh backscattering extinction ratio sensing length Fresnel reflection
1 State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun130012, China
2 Centre for Microsystems and Photonics, Dept. of Electronic & Electrical Engineering, University of Strathclyde, Glasgow, UK, G1 1XW
3 Dept. of Electronics, Electrics and Systems, University of National Malaysia, Selangor, Malaysia, 43600
光谱学与光谱分析
2011, 31(7): 1814
