基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温度传感器模型研究 被引量：11

1

作者 耿军平 许家栋 +2 位作者 李焱 韦高 郭陈江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1261-1265,共5页

分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 通过把玻色 爱因斯坦因子作为温度的函数引入到分析中来完善光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型 相对于测试时间来说 ,温度对时间的变化率很小 ,认为近似不变 ,所... 分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 通过把玻色 爱因斯坦因子作为温度的函数引入到分析中来完善光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型 相对于测试时间来说 ,温度对时间的变化率很小 ,认为近似不变 ,所以通过研究频域和时域的信号关系给出了υ域和z域间的变换关系 最后给出了基于此模型的全分布式光纤温度传感器系统的仿真结果 ,并给出了对计算结果的误差修正公式 。 展开更多

关键词 模型 ROFDR 光频域喇曼背向散射 全分布式光纤温度传感器

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基于有限差分原理的温度场分布式光纤监测与重构方法

2

作者 赵悦琦 曾捷 +4 位作者 占俊 朱洋洋 卢睿昕 赵博涵 孙阳阳 《传感技术学报》 北大核心 2025年第7期1174-1181,共8页

及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展... 及时准确获取燃油控制系统通油管道壳体在不同热载荷加载下的温度响应与分布规律,对于保障航空发动机安全服役,提升飞行品质具有重要意义。基于此,提出了一种基于有限差分原理(FDM)的结构表面温度场重构方法。利用ANSYS有限元方法,开展了基于数值仿真的重构效果验证。构建了基于高空间分辨率光频域反射型分布式光纤传感器的通油管道壳体温度场监测与重构系统。实验结果表明,管道壳体顶面与侧面对应的温度场重构均方根误差分别为0.68℃和0.87℃。所提方法基于离散温度测点数据,实现了近似全局测量的温度场重构。解决了易燃易爆场合下燃油系统管道温度分布高密度在线监测与反演难题,能够为通油管道壳体结构改型与健康管理提供技术支撑。 展开更多

关键词 结构健康监测 温度场重构 有限差分原理 通油管道壳体 光频域反射型分布式光纤传感器

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面向分布式光纤传感的光调频连续波生成技术(特邀)

3

作者 张乔峰 谢玮霖 +6 位作者 赵志远 刘兆珩 王亚鹏 杨强 王聪凡 郑祥 董毅 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期86-104,共19页

光频域反射技术是一种具有代表性的分布式光纤传感技术,其具有长距离、高分辨、高精度、抗电磁干扰等特点,可在连续时空上实现各类参量的测量和传感,在诸多应用领域展现出具有吸引力的潜力。该技术的核心与影响其性能的关键在于高相干... 光频域反射技术是一种具有代表性的分布式光纤传感技术,其具有长距离、高分辨、高精度、抗电磁干扰等特点,可在连续时空上实现各类参量的测量和传感,在诸多应用领域展现出具有吸引力的潜力。该技术的核心与影响其性能的关键在于高相干、低相噪、高线性、宽扫频范围的线性扫频光调频连续波的生成。当前,以直接调制或外部调制为主的线性扫频光调频连续波生成方法主要面临宽扫频范围和高相干性、低相频噪声难以兼得的难题。聚焦于线性扫频光调频连续波生成技术,从光频域反射技术的典型结构和工作原理出发,分析了扫频范围、相频噪声和扫频非线性等因素对核心测量性能的影响。针对以上影响因素,以扫频范围拓展以及相频噪声抑制和相干性增强两方面为切入点,系统性地介绍了相关技术路线、原理和国内外研究进展。其中,对光锁相环技术做了重点介绍,总结了各类技术路线和方法的特点,并对潜在挑战和发展趋势进行了总结与展望。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 光调频连续波 光频域反射 激光雷达 光锁相环

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分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势 被引量：42

4

作者 张颖 张娟 +1 位作者 郭玉静 王庆华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第8期1-3,9,共4页

阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。

关键词 分布式光纤温度传感技术 光时域反射(OTDR) 光频域反射(OFDR) 拉曼散射 布里渊散射

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全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势 被引量：48

5

作者 耿军平 许家栋 +1 位作者 郭陈江 韦高 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2001年第2期4-8,共5页

综述了基于光时域反射和光频域反射的分布式温度光纤传感器的原理、技术以及最新的研究进展 ,并在此基础上分析了温度光纤传感器的发展趋势。

关键词 温度传感器 分布式光纤传感器 光频域反射 光时域反射

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光频域喇曼反射光纤温度传感器的频域参量设计 被引量：5

6

作者 李伟良 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期86-90,共5页

研究了功率调制型光频域反射技术空间采样函数的基本特征,得到了频域测量参量对测量距离和空间分辨率的基本限制;用数值计算模拟了功率调制型光频域光纤温度传感器的测量过程,通过比较模拟测量得到的喇曼反射强度空间分布因子对实际喇... 研究了功率调制型光频域反射技术空间采样函数的基本特征,得到了频域测量参量对测量距离和空间分辨率的基本限制;用数值计算模拟了功率调制型光频域光纤温度传感器的测量过程,通过比较模拟测量得到的喇曼反射强度空间分布因子对实际喇曼反射强度空间分布因子的再现程度,研究了调制频率范围、频率采样间隔以及起始调制频率对测量结果的影响,得出技术可行的最佳频域测量方案. 展开更多

关键词 光传感器 光频域反射 分布式光纤传感

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分布式光纤传感技术在蜗壳模型试验中的应用 被引量：12

7

作者 李洁 张宏战 +2 位作者 任亮 李宏男 袁超林 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第1期17-20,共4页

分布式光纤传感器与传统应变片和光纤光栅传感器相比,具有分布式测量的显著特点,成为传感器领域的研究热点。随着技术的进步,基于瑞利散射的光频域反射技术(OFDR)得到了迅速的发展。该文介绍了OFDR的测量原理,并将分布式光纤传感器应用... 分布式光纤传感器与传统应变片和光纤光栅传感器相比,具有分布式测量的显著特点,成为传感器领域的研究热点。随着技术的进步,基于瑞利散射的光频域反射技术(OFDR)得到了迅速的发展。该文介绍了OFDR的测量原理,并将分布式光纤传感器应用于蜗壳模型试验中。为检验蜗壳充水后的变形规律,检查蜗壳和混凝土的整体安全性和设计的合理性,对蜗壳试验过程中外围混凝土应变进行监测。通过分布式光纤传感器在每级水压加载下产生的应变,获得蜗壳模型外部变形以及裂缝发展的情况。实验结果表明,分布式光纤传感器能够真实地反应结构物的应变分布,及时准确地监测蜗壳模型在加压作用下混凝土变形及开裂情况,对结构的损伤进行识别。 展开更多

关键词 分布式光纤传感器 光频域反射技术(OFDR) 结构健康监测 损伤识别 蜗壳 模型试验

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基于光频域反射技术的拱桥模型应变分布试验研究 被引量：1

8

作者 绪向首 王大鹏 《光通信技术》 2021年第9期20-23,共4页

为得到拱桥拱肋在不同受力情况下的应变分布规律,通过建立有限元模型和采用基于光频域反射(OFDR)的分布式光纤传感技术2种方法研究了不同荷载情况下的拱肋应变分布。结果表明:在拱肋表面粘贴的基于OFDR的分布式光纤传感器不仅能准确地... 为得到拱桥拱肋在不同受力情况下的应变分布规律,通过建立有限元模型和采用基于光频域反射(OFDR)的分布式光纤传感技术2种方法研究了不同荷载情况下的拱肋应变分布。结果表明:在拱肋表面粘贴的基于OFDR的分布式光纤传感器不仅能准确地反映不同荷载情况下拱肋的应变分布规律,还可以得到拱肋在吊杆损伤前后的应变分布变化,且能定位吊杆损伤位置。 展开更多

关键词 光频域反射 分布式光纤传感器 拱肋 应变监测 损伤定位

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基于大规模光栅阵列光纤的分布式传感技术及应用综述 被引量：19

9

作者 桂鑫 李政颖 +2 位作者 王洪海 王立新 郭会勇 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期747-776,共30页

光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于... 光纤布拉格光栅传感技术因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、体积小及易复用等特性而广泛应用于恶劣环境的温度、应变及振动等物理量检测。基于在线光纤拉丝塔的大规模光栅阵列光纤制备方法的实现,突破了传统光纤光栅分布式传感技术受限于机械强度和制备工艺复杂的限制,大大拓展了其在分布式传感领域的应用。本文系统地介绍了大规模光栅阵列光纤的制备、分布式解调方法与应用进展,从大规模光栅阵列光纤的在线制备技术,以及基于该阵列光纤的分布式传感解调技术,包括准静态波长解调技术、高速波长解调技术以及增强型动态相位解调技术等,特别关注解调速度、空间分辨率、复用容量等关键技术及传感性能。同时还介绍了基于大规模光栅阵列光纤的应用包括温度、应变分布式的准静态应用领域,以及振动分布式的相位动态应用领域等,包括大型建筑、机械、航空航天、石油化工等诸多领域的安全监测、故障诊断等工程应用方面。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 光纤分布式传感 光时域反射技术 光频域反射技术

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一种对偏振敏感的光频域反射光纤布拉格光栅传感系统解调方案 被引量：6

10

作者 段苛苛 时书丽 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1011-1016,共6页

为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息。建立了系统的理论模型,... 为解决光纤光栅传感系统对横向应变的测量问题,提出了一种基于光频域反射技术的对偏振敏感的准分布式光纤布拉格光栅传感系统解调方案,该方案通过跟踪光纤光栅传感系统的偏振相关损耗为横向应变的测量提供信息。建立了系统的理论模型,分析了均匀光纤布拉格光栅在准分布式系统中的偏振特性以及偏振敏感的解调系统原理,讨论了该方案在测量横向应变的优越性,以光栅长度和双折射量值作为参数,对传感系统的偏振相关损耗变化规律进行研究。研究结果表明,本文提出的方案可以为在准分布光纤光栅传感系统中根据偏振相关损耗的变化实现对横向应变的准确测量提供理论依据。 展开更多

关键词 光纤布拉格光栅 准分布式传感 光频域反射 偏振相关损耗

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一种低成本的分布式光纤周界预警系统 被引量：5

11

作者 叶贯宇 江毅 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第2期90-93,共4页

为了满足民用领域对周界安防的需求,提出了一种低成本的基于Φ-OTDR(相位敏感型光时域反射计)的分布式周界预警系统。使用内调制的方式产生光脉冲,同步采集和数字平均的方式采集、处理数据,结果表明系统能多点探测,在室内和室外分别达到... 为了满足民用领域对周界安防的需求,提出了一种低成本的基于Φ-OTDR(相位敏感型光时域反射计)的分布式周界预警系统。使用内调制的方式产生光脉冲,同步采集和数字平均的方式采集、处理数据,结果表明系统能多点探测,在室内和室外分别达到12 dB和8.5 dB的信噪比。通过FPGA与采样芯片结合,减少了成本,将测量时间降低为0.8 s;通过差值曲线取相对值方法,提高室外环境下信噪比0.78 dB;通过双阈值判断方式将漏报率降低到了8%。 展开更多

关键词 光纤传感器 周界预警 相位敏感型光时域反射计 分布式传感 背向瑞利散射 低成本

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基于光频域反射技术的光纤传感网络研究 被引量：2

12

作者 齐永波 孙宏波 韩吉衢 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第10期116-121,共6页

研究基于光频域反射技术的光纤传感网络,提升待监测对象温度与应变的测量精度。在光频域反射技术基础上引入光纤Bragg光栅技术,构建具有分立式与分布式的两层混合式光纤传感网络;分立式光纤传感网络层利用光纤Bragg光栅技术解调光栅放... 研究基于光频域反射技术的光纤传感网络,提升待监测对象温度与应变的测量精度。在光频域反射技术基础上引入光纤Bragg光栅技术,构建具有分立式与分布式的两层混合式光纤传感网络;分立式光纤传感网络层利用光纤Bragg光栅技术解调光栅放射光中心波长变化量,获取待监测对象温度值;分布式光纤传感网络层通过计算光纤瑞利散射的光谱平移量实现应变的连续分布式传感,利用频域干涉测量法,计算光纤传感器中心波长变化量,获取待监测对象应变值。同时两层混合式光纤传感网络利用傅立叶插值后的互相关法提高光谱平移量的光谱分辨率,提升光纤传感网络的测量精度。实验证明:所研究光纤传感网络测量的中心波长值与实际温度值、应变值拟合程度高,测量精度高。 展开更多

关键词 光频域反射 光纤 传感网络 光纤BRAGG光栅 分立式 分布式

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柔性光纤压力传感器的增敏结构设计 被引量：4

13

作者 隋丹丹 张会新 +3 位作者 张利平 洪应平 芦夜召 崔凯 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2021年第3期19-22,53,共5页

为了提高光纤压力传感器的灵敏度,提出了一种具有倒凹槽结构的柔性光纤压力传感器的设计方案。用聚二甲硅氧烷(PDMS)作为该传感器柔性基底,通过PDMS受力形变,带动光纤发生形变,从而实现光纤的轴向拉伸。利用光频域反射计(OFDR)测量光纤... 为了提高光纤压力传感器的灵敏度,提出了一种具有倒凹槽结构的柔性光纤压力传感器的设计方案。用聚二甲硅氧烷(PDMS)作为该传感器柔性基底,通过PDMS受力形变,带动光纤发生形变,从而实现光纤的轴向拉伸。利用光频域反射计(OFDR)测量光纤的轴向应变变化。对所提出的增敏结构传感器和改进前的传感器进行Abaqus有限元仿真分析和实验验证。结果表明,该增敏结构可以有效的提高传感器的灵敏度。在0~100 kPa的测压范围内,该传感器具有很好的重复性及线性度,灵敏度从未改进前的1.09/kPa提高到1.69/kPa。 展开更多

关键词 光纤压力传感器 聚二甲基硅氧烷 灵敏度 Abaqus仿真 光频域反射计

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光纤光栅传感技术的优势与应用 被引量：21

14

作者 李亮 夏爱军 +1 位作者 逯锋兵 吴斌 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2007年第7期62-64,共3页

从光纤传感技术的优势出发,介绍了一种新型功能强大的光纤传感技术-光纤光栅传感器。着重论述了分布式光纤光栅的关键技术和光纤光栅传感器产品的应用情况,分析了光纤传感技术的未来发展趋势。

关键词 光纤布喇格光栅(FBG) 分布式光纤光栅传感器 时分复用(TDM) 光频域反射复用(OFDR)

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结合OFDR与Ko位移理论的变形估算研究 被引量：5

15

作者 夏力 王大鹏 《光通信技术》 2021年第7期53-55,共3页

Ko位移理论能够很精准地对结构进行变形重构,为了将这一理论应用到实际工程中,选用光频域反射(OFDR)分布式光纤传感器作为测量工具,设计了基于等强度梁的变形估算实验方案。实验在等强度梁上分六级加载,用百分表测得4个测点在每级荷载... Ko位移理论能够很精准地对结构进行变形重构,为了将这一理论应用到实际工程中,选用光频域反射(OFDR)分布式光纤传感器作为测量工具,设计了基于等强度梁的变形估算实验方案。实验在等强度梁上分六级加载,用百分表测得4个测点在每级荷载下的真实挠度值,并根据每级所测应变值进行挠度的变形重构,最后将2种方法所得到的挠度值进行对比。实验结果表明:光纤的应变系数为0.71666,变形重构挠度值与真实挠度值之间的最大误差为0.586 mm,符合实验预期。 展开更多

关键词 光频域反射 分布式光纤传感器 标定 应变系数 变形重构 Ko位移理论

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基于OFDR技术的深层土体水平位移场监测研究 被引量：16

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作者 仇唐国 孙阳阳 +1 位作者 卢天鸣 朱少华 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第1期108-112,共5页

深层土体水平位移场监测是基坑安全开挖的重要指标,现有测斜法耗费大量人力,且精度较低,但仍是当前获得水平位移的主要方法。该文提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤测量法,推导了应变-挠曲变形转换关系,通过室内实验进行... 深层土体水平位移场监测是基坑安全开挖的重要指标,现有测斜法耗费大量人力,且精度较低,但仍是当前获得水平位移的主要方法。该文提出了一种基于光频域反射(OFDR)技术的分布式光纤测量法,推导了应变-挠曲变形转换关系,通过室内实验进行了验证,证实了分布式光纤测斜的可行性和准确性,且基于OFDR的测量方法在苏州某基坑工程中得到了应用,准确详细地获取了基坑在开挖过程深层土体位移信息。 展开更多

关键词 水平位移场 光频域反射(OFDR) 分布式光纤 光纤传感 基坑工程

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