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布里渊光时域分析传感器扰偏性能研究 被引量:5
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作者 安琪 李永倩 张立欣 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第31期46-49,共4页
普通单模光纤中存在的偏振效应会对布里渊光时域分析传感器性能产生较大影响。理论分析并实验研究了扰偏器对布里渊光时域分析传感器性能的影响。结果表明,采用扰偏器时光纤末端处的检测信号增益的均方根误差相对于不采用扰偏器时降低约... 普通单模光纤中存在的偏振效应会对布里渊光时域分析传感器性能产生较大影响。理论分析并实验研究了扰偏器对布里渊光时域分析传感器性能的影响。结果表明,采用扰偏器时光纤末端处的检测信号增益的均方根误差相对于不采用扰偏器时降低约4.26dB,有效地抑制了检测信号的偏振起伏,降低了系统偏振噪声;信号增益提高约1.14dB,降低了信号的偏振相关衰落;布里渊频移的均方根误差降至1.6MHz,提高了布里渊频移的测量准确度。 展开更多
关键词 光纤光学 布里光时域分析 偏振 受激布里散射
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受激布里渊光时域测试系统性能标定实验研究 被引量:3
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作者 贾喜鸽 李素贞 赵鸣 《电子测量技术》 2011年第3期79-84,共6页
分布式光纤传感技术因其兼备局部应变/温度测试和整体大范围分布测试的突出优点,已经成为工程结构监测领域最具发展前景的传感技术之一。基于受激布里渊散射的光时域分析系统(BOTDA)在测量精度、测量范围以及空间分辨率上均优于其他的... 分布式光纤传感技术因其兼备局部应变/温度测试和整体大范围分布测试的突出优点,已经成为工程结构监测领域最具发展前景的传感技术之一。基于受激布里渊散射的光时域分析系统(BOTDA)在测量精度、测量范围以及空间分辨率上均优于其他的分布式光纤传感器。Foresight TM系列光纤分布式应变和温度传感系统(DSTS)是最近推出的商用BOTDA之一,在简要介绍其测试原理和系统组成的基础上,设计了一系列实验对DSTS的各项基本性能参数进行标定,确定了系统的重复性、温度和应变测试性能。针对不同种类的光纤,提供了温敏系数和应变系数,为该系统在工程结构监测中的应用奠定基础。 展开更多
关键词 受激布里散射 分布式光纤传感 光时域分析 性能标定
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长距离分布式布里渊光纤传感关键技术进展分析 被引量:13
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作者 王本章 逄超 +1 位作者 周登望 董永康 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期52-61,共10页
布里渊光纤传感通过光纤中受激布里渊散射效应实现温度和应变测量,具有空间分辨率高、传感距离长和测量精度高等特点,因此分布式布里渊光纤传感成为近年的研究热点。本文通过对长距离分布式布里渊光纤传感研究进展的调研和分析,概括了... 布里渊光纤传感通过光纤中受激布里渊散射效应实现温度和应变测量,具有空间分辨率高、传感距离长和测量精度高等特点,因此分布式布里渊光纤传感成为近年的研究热点。本文通过对长距离分布式布里渊光纤传感研究进展的调研和分析,概括了长距离布里渊传感面临的主要限制因素和解决的关键技术,重点介绍了基于时分复用、频分复用、脉冲编码、宽带频率调制和图像处理算法的长距离布里渊光纤传感技术。随着长距离布里渊光纤传感器的实际工程化,对于快速测量的需求愈发显著,这将是未来长距离布里渊光纤传感的主要研究方向。 展开更多
关键词 受激布里散射 布里光时域分析 光纤传感 非线性光学
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增益型受激布里渊相移谱宽范围功率特性 被引量:2
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作者 李永倩 安琪 +1 位作者 李晓娟 张立欣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期101-106,共6页
相移谱的功率依赖特性对矢量布里渊光时域分析系统的优化设计具有重要意义。对增益型受激布里渊散射(SBS)相移谱进行了建模分析;搭建了外差pump-Stokes系统,在5~90 m W泵浦光功率和5μW^9 m W斯托克斯光功率范围内测量了400 m标准单模... 相移谱的功率依赖特性对矢量布里渊光时域分析系统的优化设计具有重要意义。对增益型受激布里渊散射(SBS)相移谱进行了建模分析;搭建了外差pump-Stokes系统,在5~90 m W泵浦光功率和5μW^9 m W斯托克斯光功率范围内测量了400 m标准单模光纤的增益型SBS相移谱;分析了Stokes光功率影响增益型SBS相移的机理。结果表明:当固定Stokes光功率时,增益型SBS相移范围与泵浦光功率成良好线性关系;因泵浦耗尽作用的影响,导致当Stokes光功率由5μW上升至8 m W时,增益型SBS相移范围的泵浦光功率灵敏度由1.448(°)/m W下降至1.156(°)/m W。根据理论和实验结果,对增益型VBOTDA系统进行了优化设计分析,为其在长距离和高精度传感领域的发展奠定了基础。 展开更多
关键词 受激布里散射 相移谱 外差检测 矢量布里渊光时域分析
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基于渐进差分法的高空间分辨率BOTDA传感解调
5
作者 张倩 朱亚琦 +2 位作者 王大为 芦宾 张明江 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第10期231-239,共9页
布里渊光时域分析传感技术具有长传感距离、高测量精度以及可实现多参量监测等优势,被广泛应用于大型基础设施结构健康监测、管网泄露监测、电力电缆监控等重要领域。空间分辨率是区分小尺度温度或应变事件的关键指标,然而,传统技术受... 布里渊光时域分析传感技术具有长传感距离、高测量精度以及可实现多参量监测等优势,被广泛应用于大型基础设施结构健康监测、管网泄露监测、电力电缆监控等重要领域。空间分辨率是区分小尺度温度或应变事件的关键指标,然而,传统技术受脉冲宽度限制难以突破米量级。为此,文中提出了一种基于渐进差分法的高空间分辨率传感解调方法,将光纤中单发长脉冲激发的布里渊散射信号时域曲线逐级进行前向差分,提取不同差分步长下差分增益曲线的最大值构成峰值差分增益曲线,进而实现小尺度事件解调。进一步,通过探测光频率扫描完成事件区布里渊频移提取及温度变化解调。与其他高空间分辨率技术相比,该方案的空间分辨率理论上由系统采样精度决定而与泵浦脉冲宽度无关。文中首先通过搭建仿真系统对该方案的原理和可行性进行了验证。然后,实验中采用40 ns单发长泵浦脉冲,在2 km传感光纤中实现了10 cm空间分辨率的分布式温度测量,将空间分辨率由米量级提升至亚米量级,且过程中无噪声预处理。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 受激布里散射 布里光时域分析 空间分辨率 渐进差分解调
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土木与岩土工程监测新技术——BOFDA的性能与特点 被引量:20
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作者 王兴 施斌 +2 位作者 魏广庆 程刚 张驰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期763-768,共6页
在实验的基础上对新型分布式光纤监测技术——布里渊频域分析技术(BOFDA)的感测性能进行了测试与分析,其空间分辨率可达20cm,测试精度可达±2με,测试重复性为±4με;通过与布里渊光时域分析技术(BOTDA)测试性能的比较,对BOFD... 在实验的基础上对新型分布式光纤监测技术——布里渊频域分析技术(BOFDA)的感测性能进行了测试与分析,其空间分辨率可达20cm,测试精度可达±2με,测试重复性为±4με;通过与布里渊光时域分析技术(BOTDA)测试性能的比较,对BOFDA的测试性能进行了评价,分析了应变过渡区产生的原因;通过BOFDA等强度梁实验,并与电阻应变片测试结果和理论计算值比较,证明了BOFDA优异的测试性能。最后,对BOFDA在各类工程防灾减灾监测中可能遇到传感光缆的保护及温度补偿问题进行了分析,并提出相应解决方案。 展开更多
关键词 布里光频域分析技术 布里光时域分析技术 测试精度 分布式监测 应变过渡区
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脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的解析模型与仿真 被引量:3
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作者 李永倩 李婷 +2 位作者 安琪 李晓娟 李攀 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期79-86,共8页
将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,利用由传感脉冲和经微波调制的预泵浦脉冲组成的阶梯脉冲作调制信号,通过作为探测光的时间有限的预泵浦脉冲1阶边带的瑞利散射与传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的时域整形,... 将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,利用由传感脉冲和经微波调制的预泵浦脉冲组成的阶梯脉冲作调制信号,通过作为探测光的时间有限的预泵浦脉冲1阶边带的瑞利散射与传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的时域整形,减小非本地效应;通过预泵浦脉冲0阶基带和传感脉冲的受激布里渊作用,实现布里渊信号的谱域整形,有效地解决空间分辨率和测量精度之间的矛盾。利用频域法求解瞬态耦合波方程,建立了阶梯脉冲光在光纤中受激布里渊作用的解析模型。仿真结果表明,当传感脉冲宽度为5 ns、峰值功率为100 m W,预泵浦脉冲宽度为50 ns、峰值功率为16 m W时,在空间分辨率0.5 m内受激布里渊散射增益在0.14 m处达到最大值,然后近似线性下降至0.37 m处,其余位置近似为零;系统布里渊散射谱宽近似为35 MHz,约为传统瑞利布里渊光时域分析系统布里渊谱宽212 MHz的1/6,在相同空间分辨率下提高了频率测量精度。 展开更多
关键词 布里光时域分析 脉冲预泵浦 瑞利散射 信号整形 瞬态受激布里耦合波方程
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一种新型瑞利BOTDA系统的研究 被引量:3
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作者 尚秋峰 毛训 +1 位作者 张立欣 刘薇 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期199-203,共5页
搭建了一种新型的基于瑞利散射的布里渊光时域分析(Rayleigh Brillouin optical time domain analysis,RBOTDA)传感系统。该系统工作在单端,能克服传统BOTDA双端接入的缺点;采用两个EOM并联的结构产生含有连续基底光的脉冲光,探测光由... 搭建了一种新型的基于瑞利散射的布里渊光时域分析(Rayleigh Brillouin optical time domain analysis,RBOTDA)传感系统。该系统工作在单端,能克服传统BOTDA双端接入的缺点;采用两个EOM并联的结构产生含有连续基底光的脉冲光,探测光由基底连续光的瑞利散射提供,避免了多种受激布里渊散射(stimulated Brillouinscattering,SBS)作用带来的干扰,信噪比更高,传感距离更长;采用双边带探测方法,有效减少泵浦脉冲的损耗与非本地效应。建模解析了该系统中的SBS作用过程,并实验验证了系统的可行性。结果表明,布里渊增益谱完好地贴合洛伦兹曲线,非本地效应得到了有效的抑制;在2.4km光纤上,室温25℃下泵浦脉宽50ns时,布里渊频移为10.867GHz,布里渊线宽约为40.21MHz。 展开更多
关键词 瑞利布里光时域分析 单端 受激布里散射 瑞利散射
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瑞利BOTDA系统的2维提升小波降噪方法 被引量:2
9
作者 刘薇 尚秋峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期346-350,共5页
为了解决基于瑞利散射的布里渊光时域分析系统(BOTDA)中传感信号受噪声干扰严重的问题,采用2维提升小波变换算法,将测量信号从1维空间转换到2维空间,进行阈值降噪处理。通过理论分析和实验验证,取得了传统小波与2维提升小波降噪数据。... 为了解决基于瑞利散射的布里渊光时域分析系统(BOTDA)中传感信号受噪声干扰严重的问题,采用2维提升小波变换算法,将测量信号从1维空间转换到2维空间,进行阈值降噪处理。通过理论分析和实验验证,取得了传统小波与2维提升小波降噪数据。结果表明,2维提升小波变换比传统小波变换信噪比提高约10dB,运算量减少了1/3;2维提升小波充分利用测量信号时间上的相关性,变换结构简单、运算速度快、降噪效果优于传统小波,适用于瑞利BOTDA系统降噪。该结果对光纤传感系统中信号降噪的研究有一定参考价值。 展开更多
关键词 光纤光学 信噪比 2维提升小波 瑞利-布里光时域分析系统
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脉冲预泵浦瑞利BOTDA系统的瞬态解析方法 被引量:1
10
作者 李永倩 李婷 +2 位作者 张立欣 张敏 李攀 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第4期60-64,共5页
为了解决空间分辨率和频率测量精度之间的矛盾,将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,建立了运用瞬态受激布里渊散射耦合波方程组描述该系统的数学模型。采用时域有限差分法求解了瞬态受激布里渊散射耦合波方程,仿真拟合了... 为了解决空间分辨率和频率测量精度之间的矛盾,将脉冲预泵浦的概念引入瑞利布里渊光时域分析系统,建立了运用瞬态受激布里渊散射耦合波方程组描述该系统的数学模型。采用时域有限差分法求解了瞬态受激布里渊散射耦合波方程,仿真拟合了常微分方程组的时域幅值解,并实验验证了脉冲预泵浦瑞利布里渊光时域分析系统散射光功率谱和理论的一致性。结果表明,传感脉冲光、瑞利散射光和声波场三波幅值拟合方程的均方根误差可达0.003 097、0.005 717和0.020 75,沿光纤长度该系统功率谱呈现出携带布里渊信息的瑞利散射特性,可实现光纤温度和应变的传感检测。 展开更多
关键词 脉冲预泵浦瑞利布里光时域分析 瞬态受激布里耦合波方程 时域有限差分法
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BOTDA系统偏振效应研究动态 被引量:1
11
作者 尚秋峰 李玉洁 《光通信研究》 北大核心 2020年第1期26-32,65,共8页
文章对布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统中的偏振效应机理及受激布里渊散射的矢量模型分析进行了阐述。对目前国内外的研究现状,从受激布里渊散射效应中偏振相关布里渊增益谱分析、控制偏振态以及抑制偏振衰落技术等方面进行... 文章对布里渊光时域分析(BOTDA)分布式光纤传感系统中的偏振效应机理及受激布里渊散射的矢量模型分析进行了阐述。对目前国内外的研究现状,从受激布里渊散射效应中偏振相关布里渊增益谱分析、控制偏振态以及抑制偏振衰落技术等方面进行了详细介绍。布里渊光纤传感系统矢量建模分析和偏振态控制技术具有很好的研究前景,对未来研究中利用偏振态的敏感特性进行分布式传感光纤的温度、应变和振动信息测量及抑制偏振衰落来提高光纤传感系统空间分辨率都具有参考价值。 展开更多
关键词 布里光时域分析 分布式光纤传感 受激布里散射 偏振态
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基于分布式光纤传感的海底管线横向屈曲识别方法 被引量:2
12
作者 吴文婧 冯新 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期779-789,共11页
针对传统海底管线横向屈曲识别方法无法真实反映海底管线结构状态的问题,本文以含初始缺陷的海底管线作为研究对象,基于分布式光纤传感获得的海底管线分布式结构响应,采用Euler-Bernoulli梁挠曲线计算方法建立管道屈曲位移重构算法,实... 针对传统海底管线横向屈曲识别方法无法真实反映海底管线结构状态的问题,本文以含初始缺陷的海底管线作为研究对象,基于分布式光纤传感获得的海底管线分布式结构响应,采用Euler-Bernoulli梁挠曲线计算方法建立管道屈曲位移重构算法,实现了荷载未知情况下海底管线前、后屈曲行为的定量识别。以初始缺陷幅值作为变参数,采用初始缺陷海底管线有限元分析与模型实验验证提出方法的可行性。结果表明:本文基于分布式光纤传感提出的海底管线横向屈曲位移重构算法可定量识别海底管线横向屈曲的产生及发展过程,为解决未知荷载作用下海底管线横向屈曲识别问题提供了一种可行的方法。 展开更多
关键词 海底管线 横向屈曲 管道屈曲位移重构算法 Euler-Bernoulli梁挠曲线计算方法 静态布里光时域分析仪原理
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