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 
光通信研究
2024, 50(2): 22007601
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 
光学学报
2024, 44(1): 0106001
作者单位
摘要
1 南京大学 光通信工程研究中心,南京 210093
2 内蒙古超高压供电局, 呼和浩特 010080
提出并研制了基于多参量分布式光纤传感技术的输电线路覆冰舞动监测方案。该技术能够对输电线路覆冰、舞动以及雷击等异常现象进行预警,从而实现对输电线路运行状态的在线安全健康监测。
分布式光纤传感技术 智能电网 输电线路 覆冰 舞动 雷击 distributed optical fiber sensing smart grid power transmission lines icing galloping thunder striking 
光电子技术
2017, 37(4): 221
作者单位
摘要
南京航空航天大学 机械结构强度及振动国家重点实验室, 南京 210016
为了实现海底光缆故障的检测与定位,采用环形M-Z(Mach-Zehnder)干涉结构建立分布式光缆检测系统,利用两路干涉输出的时间差实现定位功能。阐述了该分布式光缆检测系统的组成及工作原理。使用Optisystem软件进行仿真分析,验证系统可行性。利用互相关时延估计法直接在时域上对信号进行处理获得定位结果。理论分析和测试结果表明,该系统能够快速、有效地实现扰动事件的检测与定位,平均定位误差最大为16.5 m。
光纤光学 分布式光纤传感技术 Mach-Zehnder干涉仪 时延估计 fiber optics distributed fiber-optic sensing technology Mach-Zehnder interferometer time delay estimation 
光电子技术
2013, 33(3): 160
作者单位
摘要
1 中北大学 信息与通信工程学院,山西 太原030051
2 中国特种设备检测研究院,北京100013
基于布里渊光时域分析(BOTDA)的分布式光纤传感技术已经逐渐广泛应用在各种民用、公用设备的应变与温度监测中。尤其是近年来兴起的一种新型传感技术:脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA),通过引入预泵浦脉冲,获得了厘米级的空间分辨力。介绍了PPP-BOTDA技术的工作原理,阐述并探索研究了该新兴技术具有的优势与应用前景,并且在实验中验证了PPP-BOTDA技术在管道安全监测中的应用是可行的。
分布式光纤传感技术 脉冲预泵浦布里渊光时域分析(PPP-BOTDA) 管道安全监测 空间分辨力 distributed optical fiber sensing technology pre-pump pulse Brillouin optical time domain(PPP-B pipeline safety monitoring spatial resolution 
光学仪器
2011, 33(5): 30
作者单位
摘要
南京大学 光通信工程研究中心,南京 210093
针对光纤某些点处布里渊背向散射光谱的测量数据出现多峰的情况,提出采用区间划分和基于最小二乘的非线性回归方法对采集到的布里渊背散光谱进行处理.该方法不仅可以拟合单峰布里渊背散光功率数据,而且可以自动识别多峰数据并分别对几个峰进行拟合,使得计算结果能更准确反应光纤沿线的应变情况.实验结果证实了算法的有效性和可行性.
分布式光纤传感技术 布里渊散射 数据拟合算法 应变测量 Distributed optic fiber sensor Brillouin scattering Data fitting algorithm Strain measurement 
光子学报
2009, 38(4): 875
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院,湖南 长沙 410073
基于布里渊散射的分布式光纤传感技术是目前国内外研究的热点之一,在基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感技术中,以相干检测的传感精度最高,其关键是获得具有布里渊频移的参考光。详细分析了电光强度调制器(EOIM)的光波移频特性,实验研究了15 Gbit/s的铌酸锂波导电光强度调制器光波长1550 nm处11 GHz移频的实现; 当微波调制频率及功率一定时,可方便地调节直流偏置电压来改变各阶光波的强度。设置直流偏置电压为6.5 V时,调制器总的输出光强最小,具有布里渊频移的一阶光波的相对光强最大,信噪比(SNR)最高,可用于分布式光纤传感中布里渊信号的相干检测。
光电子学 光波移频 铌酸锂波导电光强度调制器 布里渊分布式光纤传感技术 
中国激光
2009, 36(4): 901
作者单位
摘要
1 浙江大学信息与电子工程学系, 杭州 310027
2 长江大学地球物理系, 荆州 434102
基于脉冲抽运的布里渊光时域反射计技术具有米数量级的空间分辩力。为了分析在其空间分辨力范围内的应变梯度增加对布里渊谱测量的影响,建立了后向布里渊散射谱与应变梯度的函数关系。数值分析结果表明应变梯度增大,不仅使布里渊频移随之线性增大,也会使后向布里渊散射谱峰值非线性降低,谱峰变得平坦。空间分辨力10 m的100 με/m应变梯度相对于零应变梯度,引起的布里渊频移测量误差增加2.04倍。传感光纤固定于悬臂梁上以模拟不同应变梯度,采用对频宽小于1 MHz的激光脉冲调制和基于相干平衡检测的布里渊光时域反射计系统,实验测得了沿传感光纤的后向布里渊散射谱数据和应变分布。布里渊谱数据经最小二乘法拟合后,得到的不同应变梯度的谱曲线变化与理论分析相吻合。
光学测量 分布式光纤传感技术 布里渊散射 光时域反射计 应变 
光学学报
2005, 25(4): 501

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