单光路拉曼分布式光纤测温系统 被引量：2

1

作者 冯玉祥 刘志凯 +2 位作者 黄闽南 王一山 吕立冬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2645-2653,共9页

针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测... 针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理,推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题,设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台,对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后,讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上,基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0.3~2.2℃,均方根误差为1.0℃,空间分辨率为6 m,与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高,能完全规避传统双光路系统的走离校正问题,具备很高的实用价值。 展开更多

关键词 光纤传感 拉曼散射 测温 光时域反射 分布式

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基于变脉宽光源的分布式光纤拉曼温度传感器研究 被引量：9

2

作者 张磊 冯雪 +1 位作者 张巍 刘小明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2584-2587,共4页

提出了在分布式光纤拉曼温度传感器中,采用可变脉宽光源实现双功能温度监测的方法.采用窄脉冲获得高空间分辨率进行峰值温度监测,再改用宽脉冲获得高温度分辨率进行平均温度监测,可以兼顾不同测温环境对高温度分辨率或高空间分辨率的不... 提出了在分布式光纤拉曼温度传感器中,采用可变脉宽光源实现双功能温度监测的方法.采用窄脉冲获得高空间分辨率进行峰值温度监测,再改用宽脉冲获得高温度分辨率进行平均温度监测,可以兼顾不同测温环境对高温度分辨率或高空间分辨率的不同使用要求.结果表明,与采用固定脉宽光源的传统方法相比,采用可变脉宽光源可以在获得相同温度分辨率的前提下,降低了系统进行平均温度监测的测量时间. 展开更多

关键词 分布式温度传感器 光时域反射 光纤 拉曼散射

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1.66μm和1.55μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比 被引量：5

3

作者 张磊 冯雪 +1 位作者 张巍 刘小明 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2805-2809,共5页

通过理论分析,在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上,比较了1.66μm和1.55μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明,由于各光学器件在1.5μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加,采用1.66... 通过理论分析,在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上,比较了1.66μm和1.55μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明,由于各光学器件在1.5μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加,采用1.66μm光源的光纤拉曼温度传感器,最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下,测量时间可以降低约3/4. 展开更多

关键词 分布式温度传感器 光时域反射 光源 拉曼散射

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基于拉曼散射分布式光纤测温系统的理论分析 被引量：7

4

作者 赵玉明 李长忠 +1 位作者 翟延忠 许舒荣 《计量学报》 CSCD 北大核心 2007年第z1期15-18,共4页

对分布式光纤测温系统涉及的光时域散射技术与自发拉曼散射进行理论分析,给出拉曼散射的定量描述,论述了斯托克斯拉曼散射光与温度的关系,纠正了斯托克斯光与温度无关的错误认识,统一了理论与实际应用中关于斯托克斯光与温度关系的认识... 对分布式光纤测温系统涉及的光时域散射技术与自发拉曼散射进行理论分析,给出拉曼散射的定量描述,论述了斯托克斯拉曼散射光与温度的关系,纠正了斯托克斯光与温度无关的错误认识,统一了理论与实际应用中关于斯托克斯光与温度关系的认识,最后确定了利用反斯托克斯拉曼散射光功率曲线解调瑞利散射光功率曲线的表达式,为分布式光纤测温系统进行温度解调提供参考. 展开更多

关键词 计量学 分布式光纤测温系统 光时域反射 拉曼散射 温度解调

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基于G-S混合编码的分布式单模光纤测温方法研究

5

作者 李昭旭 王宇 +3 位作者 郭欣明 刘昕 白清 靳宝全 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第1期244-252,共9页

为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用... 为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用累加平均与小波变换进行了测温曲线降噪,验证了G-S混合编码的编码增益为G码与S码的编码增益乘积。对比实验结果表明,在30 km单模光纤长度、50 ns脉宽与64 bit编码长度的条件下,G-S混合编码测温系统的反斯托克斯信号幅值曲线波动范围较小,且在整个光纤长度内信噪比较大,信噪比高于Golay码编码测温系统和单脉冲测温系统。G-S混合编码的稳态测温误差可从单脉冲系统的±7.3℃优化至±2.5℃,优于Golay编码分布式拉曼光纤测温系统的测温误差±3.9℃。而空间分辨率可保持为5 m,证明了G-S混合编码在长距离单模光纤测温方面的有效性,有望为水利大坝渗漏温变等基础设施状态的融合感知提供有效的技术解决方案。 展开更多

关键词 光纤温度传感 拉曼光时域反射 脉冲编码 G-S混合编码 测温误差

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在DCF光纤中放大的背向自发拉曼散射的增益特性

6

作者 徐海峰 张在宣 +2 位作者 王剑锋 余向东 金仁洙 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期97-100,共4页

光脉冲沿色散补偿光纤(DCF)传输会产生背向自发拉曼散射,当入纤激光功率大于阈值时,出现放大的背向自发拉曼散射现象。实验发现,反斯托克斯(ASR)和斯托克斯(SR)自身脉冲光纤拉曼放大的阈值泵浦峰值脉冲功率是18.2W和14.5W。当入纤激光... 光脉冲沿色散补偿光纤(DCF)传输会产生背向自发拉曼散射,当入纤激光功率大于阈值时,出现放大的背向自发拉曼散射现象。实验发现,反斯托克斯(ASR)和斯托克斯(SR)自身脉冲光纤拉曼放大的阈值泵浦峰值脉冲功率是18.2W和14.5W。当入纤激光功率为52W时,背向SR和ASR散射的增益分别为12dB和7dB。放大的反斯托克斯和斯托克斯背向自发拉曼散射时域曲线上的阈值时间位置随激发功率的增大而前移并具有规律性。 展开更多

关键词 拉曼散射 背向自发拉曼散射 光纤拉曼放大器 色散补偿光纤 光时域反射技术

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小芯径多模光纤拉曼分布式温度传感器 被引量：13

7

作者 何祖源 刘银萍 +2 位作者 马麟 杨晨 童维军 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期285-291,共7页

设计并制作了一种用于拉曼分布式温度传感的具有大有效模场面积和低模式色散的渐变折射率的小芯径多模光纤,同时达到了高空间分辨率和高温度分辨率。在现有的拉曼分布式温度传感系统基础上,测量了使用不同传感光纤和注入条件下的温度和... 设计并制作了一种用于拉曼分布式温度传感的具有大有效模场面积和低模式色散的渐变折射率的小芯径多模光纤,同时达到了高空间分辨率和高温度分辨率。在现有的拉曼分布式温度传感系统基础上,测量了使用不同传感光纤和注入条件下的温度和空间分辨率。在满注入工作模式下,基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了1℃的温度分辨率,空间分辨率的劣化仅为0.13 m,作为对比,使用多模光纤的拉曼分布式温度传感器的空间分辨率劣化了1.58 m。在单模注入条件下,基于小芯径多模光纤的拉曼分布式温度传感器在25 km处达到了4.7℃的温度分辨率,相对使用单模光纤有2.2℃的提升,同时空间分辨率没有劣化。 展开更多

关键词 光纤传感 温度传感器 拉曼散射 光时域反射计

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集成OTDR分布式拉曼放大器自动增益控制方法 被引量：3

8

作者 胡杨 付成鹏 +2 位作者 陈俊 卜勤练 余春平 《光通信研究》 2022年第4期52-57,共6页

分布式拉曼光纤放大器(DRFA)因其一系列优异特性被广泛应用于现代通信系统中。基于目前DRFA增益控制存在的一些问题,文章研究并改进了通过带外放大自发辐射(ASE)对DRFA进行自动增益控制(AGC)的方法。针对DRFA增益受光纤链路性能影响较... 分布式拉曼光纤放大器(DRFA)因其一系列优异特性被广泛应用于现代通信系统中。基于目前DRFA增益控制存在的一些问题,文章研究并改进了通过带外放大自发辐射(ASE)对DRFA进行自动增益控制(AGC)的方法。针对DRFA增益受光纤链路性能影响较大的特点,文章理论分析了光纤链路中距离泵浦源0位置处接头损耗对拉曼增益控制的影响,然后将距离泵浦源不同位置处的接头损耗等效为0处的接头损耗,修正了拉曼增益与带外ASE功率的关系,从而更精确地实现了DRFA的AGC。DRFA模块内部集成了光时域反射仪(OTDR)的功能,用于探测工程光纤链路中接头损耗到泵浦源的距离以及损耗值的大小。经实验验证,文章所提AGC方法能将接头损耗对DRFA增益的影响控制在0.2 dB以内。 展开更多

关键词 自动增益控制 分布式拉曼光纤放大器 接头损耗 光时域反射仪

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冻土瞬态温度场的分布式光纤监测方法及应用 被引量：16

9

作者 张巍 施斌 +2 位作者 索文斌 蔡奕 王宝军 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期723-728,共6页

基于拉曼光时域反射计(ROTDR)技术,提出了冻土瞬态温度场的分布式光纤监测方法。应用该方法对初始含水率分别为20%,40%与60%的下蜀土试样在一个冻融循环内的瞬态温度场进行了实时监测;获得了监测数据的时空矩阵;提取出未冻土、正冻土、... 基于拉曼光时域反射计(ROTDR)技术,提出了冻土瞬态温度场的分布式光纤监测方法。应用该方法对初始含水率分别为20%,40%与60%的下蜀土试样在一个冻融循环内的瞬态温度场进行了实时监测;获得了监测数据的时空矩阵;提取出未冻土、正冻土、正融土与融土瞬态温度场的多项形态分布,包括局部形态分布、负温边界形态分布、既定位置形态分布以及既定时刻形态分布等;识别出环境负温骤升行为对冻土瞬态温度场形态分布的扰动特征;表明了传感光纤护套对其温度响应具有延迟效应。试验结果还表明:正冻土温度变化速率与其初始含水率间存在反相关性,而正融土温度变化速率与其初始含水率间无单调相关性。 展开更多

关键词 冻土 瞬态温度场 拉曼光时域反射计 时空矩阵 温度变化速率

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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

10

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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分布式光纤温度传感器在煤矿冻结建井中的应用 被引量：5

11

作者 丁楠 胡传龙 +1 位作者 于紧昌 刘亚南 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第6期154-156,160,共4页

冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程... 冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程中的实际应用。对比了分布式光纤温度传感器和传统单总线温度传感器在现场测温实验中的性能,指出了在同样的测温精度下,分布式光纤温度传感器可以实现空间上的连续测量,克服了传统传感器测量点少、故障率高的缺点。实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够很好地在煤矿冻结建井中应用。 展开更多

关键词 冻结建井 分布式光纤温度传感器 拉曼散射 光时域反射

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光纤传感器在高压设备在线测温系统中的应用 被引量：60

12

作者 时斌 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期169-173,共5页

电气设备在高电压、大电流的状态下运行时,其工作可靠性与热密切相关即发热温升是关键问题之一。为实时监测开关柜及接头在运行时的温度状态,针对其高压、强磁场工作环境提出了基于分布式光纤传感器的开关柜接点温度在线监测系统设计方... 电气设备在高电压、大电流的状态下运行时,其工作可靠性与热密切相关即发热温升是关键问题之一。为实时监测开关柜及接头在运行时的温度状态,针对其高压、强磁场工作环境提出了基于分布式光纤传感器的开关柜接点温度在线监测系统设计方案,方案采用了空分和波分复用的光路系统,并运用一种新的解调方法即利用瑞利散射信号来解调反斯托克斯信号,大大提高了信噪比。此外,该系统中光纤同时被用作传感器和信号通道以使终端机远离测量现场,从而彻底避免了强电磁场的干扰。由于光纤本身不带电,抗射频和电磁干扰,防燃、抗腐蚀、耐高压、耐辐射,能在各种恶劣环境中工作,对提高高压开关柜等高压电气设备运行的可靠性乃至电力系统运行的可靠性具有相当的实用价值。 展开更多

关键词 分布式光纤 温度传感器 光时域反射技术 背向拉曼散射 高压开关柜 温度在线监测系统

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内置分布式光纤传感的35 kV油浸式变压器研制 被引量：27

13

作者 刘云鹏 李昕烨 +3 位作者 李欢 尹钧毅 范晓舟 高树国 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1886-1894,共9页

为解决变压器内精确测温需求,利用分布式传感光纤对变压器内部绕组、铁芯等处进行了布设并可满足变压器内部绝缘要求。在此基础上,采用单模光纤与多模光纤平行绕制的方案,利用布里渊扫频分析实时监测光纤在绕制时应变变化量,成功研制了... 为解决变压器内精确测温需求,利用分布式传感光纤对变压器内部绕组、铁芯等处进行了布设并可满足变压器内部绝缘要求。在此基础上,采用单模光纤与多模光纤平行绕制的方案,利用布里渊扫频分析实时监测光纤在绕制时应变变化量,成功研制了一台内置分布式传感光纤的35 kV油浸自冷式变压器样机并顺利通过出厂型式试验。在温升试验中测定了变压器内部温度分布并提出了对IEC标准模型的三段线性修正模型(高低压绕组热点分别出现在了绕组高度90%与80%位置处)以及热点温度计算的通用公式。该技术可为指导变压器精细化经济运行提供参考。 展开更多

关键词 分布式光纤传感 在线监测 拉曼光时域反射(rotdr) 油浸式变压器 绕组热点

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基于分布式光纤测温的电力电缆在线监测技术研究 被引量：17

14

作者 何炜斌 廖维君 +1 位作者 薛志亚 章晓满 《广东电力》 2013年第5期23-26,33,共5页

针对电力电缆在线运行中潜在故障难以检测和目前故障处理手段滞后性问题,提出采用基于拉曼散射分布式光纤温度传感系统用于电力电缆本体的温度在线检测方法。首先,描述了测温光纤在电力电缆中敷设的方式,然后根据拉曼散射基本原理分析... 针对电力电缆在线运行中潜在故障难以检测和目前故障处理手段滞后性问题,提出采用基于拉曼散射分布式光纤温度传感系统用于电力电缆本体的温度在线检测方法。首先,描述了测温光纤在电力电缆中敷设的方式,然后根据拉曼散射基本原理分析了拉曼散射反斯托克斯光与斯托克斯光比值与温度分布的关系,并给出了光时域反射距离定位解析表达式。根据拉曼散射原理设计了用于电缆测温光纤的分布式光纤测温解调系统,通过对1km长实验光纤进行人为局部点升温实验证明该分布式光纤测温系统可实现沿长度方向局部点的温度测量和定位。最后给出本文设计测温系统的性能指标,可用于电力电缆本体全线在线温度监测。 展开更多

关键词 电缆故障监测 分布式光纤测温 拉曼散射 光时域反射 在线监测

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光纤复合型110 kV油纸套管研制及内部温度分布特性 被引量：2

15

作者 肖海 刘云鹏 +3 位作者 庄新宇 范晓舟 耿江海 李昕烨 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期3946-3955,共10页

油纸电容式套管是油浸式变压器的重要部件,为实现套管内部温度监测,提出将单模光纤和多模光纤并行缠绕于电容芯子外侧,利用布里渊光时域分析和拉曼光时域反射光纤传感技术对其进行全时空温度监测的设计方案。利用有限元仿真计算得到布... 油纸电容式套管是油浸式变压器的重要部件,为实现套管内部温度监测,提出将单模光纤和多模光纤并行缠绕于电容芯子外侧,利用布里渊光时域分析和拉曼光时域反射光纤传感技术对其进行全时空温度监测的设计方案。利用有限元仿真计算得到布设光纤前后套管局部场强变化幅度较小,由0.673 kV/mm改变为0.752 kV/mm;同时对光纤进行了热老化试验,验证了方案的可行性,并研制出1根光纤复合型110 kV油纸套管。在施加电压为126 kV时,套管局部放电量为5.03 pC,局部放电试验结果满足国标要求。通过温升试验测量得到套管温度数据并进行了温度场仿真研究,实测数据表明套管表面轴向温差达到45.2℃,而内侧芯子轴向温差仅为6.7℃,结合仿真结果推理得到套管内部存在上、下油循环且油流方向相反。该套管的研制可为油纸电容式套管的状态监测提供新的思路与参考。 展开更多

关键词 油纸套管 分布式光纤 布里渊光时域分析 拉曼光时域反射 有限元仿真 温度分布

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分布式光纤的电动汽车锂电池测温方法研究 被引量：5

16

作者 孙冠夏 郑晓彦 高金辉 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期43-45,共3页

美国TESLA制造商生产的电动汽车技术较为突出,为提高可控性,降低电池故障带来的影响,其技术核心是选用小容量锂电池构成整个电池系统。就国内目前的测温技术,对超过千节的锂电池进行温度测量的方法尚且是个难题。基于光纤背向拉曼(Raman... 美国TESLA制造商生产的电动汽车技术较为突出,为提高可控性,降低电池故障带来的影响,其技术核心是选用小容量锂电池构成整个电池系统。就国内目前的测温技术,对超过千节的锂电池进行温度测量的方法尚且是个难题。基于光纤背向拉曼(Raman)散射效应和光纤中光时域反射(OTDR)这两种原理,提出了多节电池测温技术的新思路,实验以18650型锂电池组作为测试对象,对100节锂电池进行温度测量,进而可扩展到对千节锂电池温度的测量。实验结果对于保证电动汽车电池组的安全高效运行、新型电动车锂电池组的开发有良好的实际价值。 展开更多

关键词 分布式光纤温度传感器 多点测温 拉曼散射 光时域反射 锂电池

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双路扰动与温度同时监测的光纤传感技术研究 被引量：1

17

作者 魏旭毫 邵洪峰 +1 位作者 王夏霄 马福 《激光杂志》 北大核心 2019年第3期36-39,共4页

从油气管道沿线需要进行外部入侵及泄露监测的安全需求出发,在多年分布式光纤扰动传感技术研究的基础上,结合拉曼散射理论,设计了一种简化的双路光纤传感结构以实现扰动与温度双参数的同时监测,该方案既可提高现有系统器件的利用率,又... 从油气管道沿线需要进行外部入侵及泄露监测的安全需求出发,在多年分布式光纤扰动传感技术研究的基础上,结合拉曼散射理论,设计了一种简化的双路光纤传感结构以实现扰动与温度双参数的同时监测,该方案既可提高现有系统器件的利用率,又相比于单路传感,避免了脉冲光源的复杂调制,同时也消除了拉曼光和瑞利光之间可能的相互影响,实验结果表明,在4. 9 km的光纤上实现了对扰动与温度的异常监测及定位报警,定位误差不超过20 m。 展开更多

关键词 光纤传感 光时域反射技术 瑞利散射 拉曼散射

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面向管道安全监测的R-OTDR分布式光纤测温系统 被引量：34

18

作者 佟敬阔 靳宝全 +3 位作者 王东 王宇 余辉 白亮 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期158-162,共5页

针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测。理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采... 针对长距离管道存在潜在泄漏及火灾等问题,提出了基于后向自发拉曼散射效应和光时域反射原理(R-OTDR)的分布式光纤温度检测方法用于管道安全监测。理论上分析了该方法在管道泄漏方面的检测原理,设计了R-OTDR分布式光纤温度监测系统,采用累加平均融合小波降噪的方法在改善系统测量精度的同时保证了系统实时性。在实验室中对系统性能进行测试,结果表明,系统检测距离可达10 km,测温量程-25℃^+200℃,测温精度±1℃,定位精度≤2 m,响应时间<3 s。同时在管道铺设现场进行了模拟实验,结果表明,该系统能够实现管道沿线温度的监测并准确定位,满足管道沿线泄漏和火灾的监测需求。 展开更多

关键词 管道安全监测 分布式光纤传感 自发拉曼散射 光时域反射

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在线光纤OTDR检测中的一些关键问题 被引量：1

19

作者 Hongxin Chen Michel Leblanc Olivier Plomteux 《电信科学》 北大核心 2008年第7期40-44,共5页

本文首先介绍了在线光纤检测的目的及需求,随后对如何利用OTDR进行在线光纤检测进行了实验说明,其中对受激拉曼散射对该测试的影响,测试中信号的衰减、失真情况进行了详细的分析。

关键词 在张光纤检测 光时域反射仪 受激拉曼散射

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