超長距離布里淵分布式光纖傳感關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)是光纖傳感領(lǐng)域的研究熱點之一。它具有分布式、長距離、抗腐蝕、精度高等優(yōu)點，還能在沿光纖路徑上得到被測量場在時間上和空間上的連續(xù)分布信息。其中布里淵(Brillouin)分布式光纖傳感器對溫度和應(yīng)變都敏感，被認(rèn)為是最有應(yīng)用前景的長距離分布式光纖傳感技術(shù)。在許多應(yīng)用場合，如對鐵路、海岸線、輸油管道等的監(jiān)測中，需要對上百公里甚至更長的路徑進(jìn)行分布式傳感。
　　實現(xiàn)長距離高性能傳感主要解決以下幾個問題:在長距離分布式布里

2、淵光纖傳感器中，無論是激勵光、探測光還是布里淵散射光在傳輸?shù)倪^程中都受到光纖的傳輸衰減，導(dǎo)致一般分布式檢測系統(tǒng)難以達(dá)到100km的傳感。分布式布里淵光纖傳感器檢測的是微弱的布里淵散射信號，與瑞利散射信號僅有約11GHz的頻差，難以區(qū)分二者。再者，布里淵散射信號的強度和頻移量分別是溫度和應(yīng)變的函數(shù)，需要合適的信號處理技術(shù)提取布里淵散射信號的幅度、頻率和相位信息，實現(xiàn)多參量傳感。
　　論文研究了引入光纖拉曼放大技術(shù)（FRA）的BOTD

3、R，利用傳感光纖作為增益介質(zhì)，來分布式放大脈沖激勵光和自發(fā)布里淵散射光，數(shù)值仿真和實驗研究表明，不同傳感距離的BOTDR，可通過調(diào)節(jié)拉曼泵浦光功率和EDFA光放大器增益參數(shù)，來實現(xiàn)較好的傳感結(jié)果。實驗中實現(xiàn)了100km的傳感距離，空間分辨率為50m，溫度分辨率為±3℃。
　　研究采用相干檢測的光信號處理方法，對小信號進(jìn)行放大，同時提取出幅度、頻率和相位信息，仿真結(jié)果表明，相干檢測相對于直接檢測，有利于提高信號檢測的準(zhǔn)確率，同時實現(xiàn)