相同关键词【反射仪】论文列表 -- 中国光学期刊网

研究论文

基于ROPA技术的超长跨距φOTDR传感系统

章诗宇 ^1,2,3,*吴江 ⁴李明 ^1,2聂明超 ^1,2徐健 ^1,2

作者单位

摘要

¹ 武汉光迅科技股份有限公司，武汉　430205

² 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉　430074

³ 武汉邮电科学研究院有限公司，武汉　430074

⁴ 中国移动通信有限公司，北京　100033

【目的】

针对分布式光纤传感系统单跨传感距离受限问题，文章提出了基于远程泵浦光放大器（ROPA）遥泵技术的相位敏感光时域反射仪（φOTDR）分布式光纤传感系统。

【方法】

采用偏振分集接收技术，获取彼此正交的偏振信号以解决偏振失配问题，分频带处理后抑制相干衰落与偏振衰落。应用高阶拉曼泵浦技术与级联遥泵放大技术，3个远程增益单元选取合适的增益介质长度，引入传输链路中适当位置，耦合远程泵浦单元发送的泵浦光与信号光使铒离子得到激励，实现信号光的无中继放大，解决了现有φOTDR单跨距传感距离不足的问题。

【结果】

实验结果表明，采用同相正交（IQ）解调算法，压电换能器（PZT）加扰的100 Hz扰动信号可实现线性还原。

【结论】

结果表明，文章所提系统可实现176.6 km超长单跨距振动信号传感，打破了现有φOTDR单跨距传感距离记录。前176 km振动曲线平稳且振幅低于0.4 rad，三维（3D）瀑布图中无扰动位置相对平稳，链路末端PZT加扰的扰动信号可准确感知。经快速傅里叶变换（FFT）处理后，100 Hz扰动信号的信噪比为8.9 dB。实验结果对于搭建超长跨距φOTDR传感系统提供了一定参考价值，对φOTDR系统的无中继超长距离传感发展具有一定意义。

分布式光纤传感技术相位敏感光时域反射仪远程泵浦光放大器 distributed optical fiber sensor technology φOTDR ROPA

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光通信研究

2024, 50(2): 22007601

光纤光学与光通信

相位光时域反射仪中相位信号噪声抑制的研究

钟镇 ^1,2邹宁睦 ^2,3张旭苹 ^2,*李萌 ¹

作者单位

摘要

¹ 常州工学院光电工程学院，江苏常州 213032

² 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室，江苏南京 210093

³ 得克萨斯州立大学英格拉姆工程学院，美国得克萨斯78666

噪声的抑制对于相位光时域反射仪实现相位信号的精确测量至关重要。为此，在相干探测型相位光时域反射仪中采取了幅度形式噪声抑制和相位形式噪声抑制的双层处理方法，并且在“慢时间轴”和“快时间轴”两个方向上对相位形式的噪声进行抑制。首先，在正交解调时采用数字低通滤波器抑制幅度形式的噪声，以正确求解未解缠绕的包裹相位；接着，在“慢时间轴”方向上采用小波分解与重构的方法实现噪声的抑制，并借助相干探测型相位光时域反射仪相位变化线性分布的空间特征和噪声的随机性同时结合相关计算获得最佳小波分解层数；最后，在“快时间轴”方向上使用整体最小二乘的数据拟合方法进行噪声的抑制。实验结果表明：采用三重降噪得到的相位信号的均方根误差为0.17832 rad，比没有采用“慢时间轴”小波降噪的二重降噪方法降低了23.3%。这表明使用包含“慢时间轴”方向小波降噪的三重降噪方法能够实现更精确的相位信号测量。

光纤光学光纤传感相位光时域反射仪定量测量噪声抑制小波降噪

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中国激光

2024, 51(5): 0506005

光纤光学与光通信

基于光频域反射仪的分布式光纤传感及应用进展（特邀）创刊六十周年特邀

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王义平 ^1,2,3钟华健 ^1,2单荣毅 ^1,2梁文发 ^1,2[ ... ]付彩玲 ^1,2,*

作者单位

摘要

¹ 深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室，广东省光纤传感技术粤港联合研究中心，深圳市物联网光子器件与传感系统重点实验室，广东深圳 518060

² 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室，深圳市超快激光微纳制造重点实验室，广东深圳 518060

³ 人工智能与数字经济广东省实验室（深圳），广东深圳 518107

光频域反射仪（OFDR）具有高空间分辨率、高精度和高灵敏度等多种分布式传感能力，其在油气资源勘探、结构健康监测，以及医疗微创介入手术等多种场合展示出了巨大的应用潜力。然而，扫频非线性噪声、相干衰落噪声，以及光纤中微弱的瑞利后向散射信号是影响光频域反射仪性能的主要因素。本文介绍了光频域反射仪基本原理和波长、相位两种传感解调方法，详细阐述了多种抑制扫频非线性噪声和相干衰落噪声的方法，同时介绍了光频域反射仪在三维形状、大应变、高温、折射率等4个方面的传感应用进展。

光频域反射仪扫频非线性相干衰落三维形状大应变高温

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激光与光电子学进展

2024, 61(1): 0106002

分布式光纤传感

多频COTDR系统的相位解调优化方法特邀研究论文

谢浪吴明松王粤晖杨子逸 [ ... ]吴宇 ^*

作者单位

摘要

电子科技大学信息与通信工程学院光纤传感与通信教育部重点实验室，四川成都 611731

提出一种基于多频优化分集（MFOD）算法的相位解调技术，搭建了环移多频相干光时域反射（MF-COTDR）系统，实验探究了MFOD算法对信号解调性能的提升效果。结果表明，MFOD算法不仅能够较好地还原相位信息，相较于传统的相位解调算法有超过9 dB的平均信噪比（SNR）提升，实现了33.3 pε/Hz^1/2的最小应变分辨率。此外，通过实验验证了基于MFOD算法的MF-COTDR系统对不同频率振动信号的响应性能，实验结果说明该系统具有良好的线性响应能力。

光纤光学分布式光纤传感相位敏感光时域反射仪相位解调

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光学学报

2024, 44(1): 0106018

分布式光纤传感

基于光脉冲编码的相位敏感光时域反射仪研究进展特邀综述

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刘纯野 ¹万安池 ¹梁永鑫 ¹蒋家林 ¹[ ... ]王子南 ^1,*

作者单位

摘要

¹ 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川成都 611731

² 之江实验室光纤传感研究中心，浙江杭州 311121

光脉冲编码（OPC）近年来在光纤声波传感领域备受关注，特别是将其与相位敏感光时域反射仪（Φ-OTDR）相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码，可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比，同时避免了非线性效应的影响；在接收端解码后可获得单脉冲响应，系统空间分辨率由单个脉冲而不是整个探测脉冲序列的长度决定，从而在获得高信噪比传感信号的同时保持了空间分辨率。本文首先回顾了OPC在光纤声波传感领域中的发展历程；然后，重点介绍了本课题组基于OPC的分布式和准分布式声波传感研究进展，特别是在传感带宽提升方面的成效；最后，对基于OPC的光纤声波传感技术未来发展方向进行了探讨。

光纤传感光脉冲编码分布式声波传感相位敏感光时域反射仪

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光学学报

2024, 44(1): 0106012

分布式光纤传感

分布式光纤传感技术研究和应用的现状及未来封面文章特邀综述

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张旭苹 ^1,*张益昕 ¹王亮 ²余贶琭 ³[ ... ]赵志勇 ²

作者单位

摘要

¹ 南京大学智能光感知与调控技术教育部重点实验室，江苏南京 210023

² 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉 430074

³ 北京交通大学信息科学研究所，北京 100044

⁴ 之江实验室光纤传感研究中心，浙江杭州 311100

⁵ 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044

⁶ 天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津 300072

⁷ 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192

⁸ 中国煤炭地质总局勘查研究总院，北京 100039

⁹ 中油奥博（成都）科技有限公司，四川成都 611731

¹⁰ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所光子器件与材料安徽省重点实验室，安徽合肥 230031

¹¹ 齐鲁工业大学（山东省科学院），山东省科学院激光研究所，山东济南 250104

¹² 厦门大学航空航天学院，福建厦门 361005

¹³ 上海交通大学电子信息与电气工程学院，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240

¹⁴ 北京理工大学光电学院，信息光子技术工信部重点实验室，北京 100081

¹⁵ 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室，四川成都 611731

¹⁶ 兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州 730000

我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首，分布式光纤传感技术（DOFS）作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术，近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战，在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上，对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。

光纤光学分布式光纤传感技术光时域反射仪光频域反射仪干涉型分布式光纤传感

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光学学报

2024, 44(1): 0106001

分布式光纤传感

相位光时域反射仪中信号采样率的双频光倍增

钟镇 ^1,2张旭苹 ^2,*邹宁睦 ^2,3

作者单位

摘要

¹ 常州工学院光电工程学院，江苏常州 213032

² 南京大学智能光传感与调控技术教育部重点实验室，江苏南京 210093

³ 德克萨斯州立大学英格拉姆工程学院，德克萨斯圣马科斯 78666

在相位光时域反射仪中引入等时分双频光，提高扰动信号采样率，降低相邻相位的绝对差值，从而使得相位解缠绕正确实现，进而精确重构相位信号。然而，引入双频光使得初相位的不一致变得更加复杂，以致相位信号无法精确重构，即扰动信号的采样率难以真正得到提升。为此，在等时分双频光相位光时域反射仪中，基于模值最小值的乘积来快速确定参考位置并补偿脉冲序列方向初相位的不一致，对光纤长度方向初相位的不一致进行二次静态补偿。在实验中，当外界扰动为700 Hz的Burst信号时，使用单频探测脉冲光已无法进行正确解缠绕，而使用双重静态补偿方案的等时分双频光相位光时域反射仪却能够精确求解出Burst信号，且正弦部分的均方根误差仅为0.3872 rad，即在相位光时域反射仪中实现了信号采样率的双频光倍增和相位信号的精确重构。

光纤光学光纤传感相位光时域反射仪定量测量双频光精确提取

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光学学报

2024, 44(1): 0106028

分布式光纤传感

基于条件对抗生成网络数据增强的相敏光时域反射仪模式识别

张印 ¹胡挺 ¹李猷兴 ²王剑 ¹苑立波 ^1,*

作者单位

摘要

¹ 桂林电子科技大学光电工程学院，广西桂林 541004

² 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江哈尔滨 150006

本文针对光纤传感技术中相敏光时域反射仪（Φ-OTDR）数据采集受限的问题，提出了一种基于条件对抗生成网络（CGAN）的数据增强方法，用于在少量数据基础上生成大量训练样本。实验中采用Φ-OTDR完成数据采集，将采集到的真实数据作为CGAN的输入，网络通过自动提取信号特征，并在输入条件的帮助下生成逼真的信号数据。将生成数据和原始数据分别输入决策树、支持向量机、卷积神经网络等模型进行分类，实验结果显示，生成数据在各个分类器中的检测结果都得到了显著提升，有效提高了分类器模型的检测能力和性能，实现了Φ-OTDR模式的目标识别，并解决了数据采集困难的问题。本文研究为小样本检测提供了新的思路和方法，对其他光纤传感技术的应用具有借鉴意义。

光纤传感相敏光时域反射仪数据增强深度学习条件对抗生成网络

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光学学报

2024, 44(1): 0106026

光纤光学与光通信

基于同相正交调制光学频域反射仪的分布式多芯光纤矢量传感

吕明星李新碗 ^*

作者单位

摘要

上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，上海 200240

针对传统光纤传感难以实现应变矢量感知的问题，设计并实验验证了基于同相正交（IQ）调制的光频域反射仪（OFDR）的多芯光纤应变矢量传感系统。使用IQ调制技术，实现了光源线性扫频，利用多芯光纤空间结构关系，在OFDR系统中获得了七芯光纤弯曲后的应变矢量信息。实验结果表明，当光源扫频范围990 MHz时，在87 m七芯光纤中，弯曲应变空间分辨率为28.35 cm。当光纤弯曲曲率为1.78 m^-1时，角度分辨率为29°。同时进一步通过仿真分析表明，当扫频范围提高到10 GHz时，理论上可以达到1.02°的角度分辨率，从而进一步提高系统性能。

光纤传感光频域反射仪应变矢量七芯光纤同相正交调制

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激光与光电子学进展

2023, 60(23): 2306005

设计与研究

基于Frenet-Serret框架的OFDR三维形状重构算法研究

辛玮汪路军刘煜张学典 ^*刘学静

作者单位

摘要

上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海 200093

为了更深入地研究光频域反射法（optical frequency domain reflectometry, OFDR）在形状检测，有效计算变形监测等应用场景下光纤的形状和位置，设计了一种利用分布式光频域反射技术测得的光纤应变数据来重构三维形状的算法。与已有算法相比，在数据处理环节加入了样条插值，从而使得形状还原精度提高，并利用仿真实验对算法进行了验证。首先设计了通过应变数据得到三芯光纤曲率和弯曲方向采样值的计算方法，结合Frenet-Serret公式构造了曲线方程；然后利用有限元分析软件对空间S形应变数据进行建模并提取，带入已设计的算法求解，在三维空间中重建S形光纤；最后得出位置误差随着光纤长度的增加逐渐增加，均方根误差计算结果为0.996 mm，单位长度误差最大值为0.082 4%。结果表明，该算法能较好地恢复原始曲线，具有一定的工程价值。

三芯光纤分布式形状传感有限元光频域反射仪应变 three-core fiber distributed shape sensing finite element optical frequency domain reflector strain

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光学仪器

2023, 45(2): 62

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