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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 布里渊光频域分析技术 布里渊光时域分析技术 测试精度 分布式监测 应变过渡区
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BOFDA技术综述及用于岩土工程监测的可行性研究 被引量:19
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作者 曹鼎峰 施斌 +2 位作者 严珺凡 魏广庆 费冰 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第S1期132-137,共6页
布里渊散射光频域分析技术(BOFDA),是一套通过测量连续泵浦光和连续探测光相互作用后产生的布里渊散射光所确定的基带函数的脉冲响应,运用相关计算方法确定传感光纤上物理信息的综合系统。与其它分布式光纤传感器相比,BOFDA可在窄基带... 布里渊散射光频域分析技术(BOFDA),是一套通过测量连续泵浦光和连续探测光相互作用后产生的布里渊散射光所确定的基带函数的脉冲响应,运用相关计算方法确定传感光纤上物理信息的综合系统。与其它分布式光纤传感器相比,BOFDA可在窄基带下操作,具有分布式、高信噪比、高空间分辨率、低成本、多频信号平行测量和处理、信号动态范围大等优点。本文对BOFDA用于测量应变和温度的基本原理进行了介绍,并对前人做的室内、现场试验进行了概括和总结。 展开更多
关键词 布里渊散射光频域分析技术(bofda) 光纤传感技术 分布式监测 地质工程 岩土工程
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基于BOFDA的PE管道微弯变形检测方法 被引量:3
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作者 冯维一 刘礼华 +3 位作者 张旭苹 赵霞 方玄 谢永宏 《光通信技术》 北大核心 2020年第12期33-36,共4页
为监测埋地管道因地质不稳定产生的弯曲变形情况,提出了一种基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术的聚乙烯(PE)管道微弯检测方法。将玻璃纤维基带应变光缆沿管壁胶粘敷设,使光纤与管道协同变形,通过布里渊频移量计算得到光纤应力变化值,并... 为监测埋地管道因地质不稳定产生的弯曲变形情况,提出了一种基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术的聚乙烯(PE)管道微弯检测方法。将玻璃纤维基带应变光缆沿管壁胶粘敷设,使光纤与管道协同变形,通过布里渊频移量计算得到光纤应力变化值,并采用共轭梁重构算法反演管道弯曲扰度。实验结果表明:该方法能够很好地分辨和测量管道弯曲的方向和位移量,误差小于0.4 cm,提升了管道的数字化安全监测和预警水平。 展开更多
关键词 光纤传感 布里渊频移 管道变形 布里渊光频域分析 智慧管道
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基于BOFDA的地下连续墙变形监测技术研究 被引量:6
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作者 王进 孙超 +3 位作者 付乔 李俊银 贾立翔 张文轩 《隧道建设(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第S02期558-564,共7页
为解决传统的位移监测技术多为点式,易出现漏检等问题,基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术,进行地下连续墙变形现场监测的方法与技术研究,给出依据分布式光纤监测的应变数据换算地下连续墙变形的计算方法,并采用传感光缆直埋入地连墙的布... 为解决传统的位移监测技术多为点式,易出现漏检等问题,基于布里渊光频域分析(BOFDA)技术,进行地下连续墙变形现场监测的方法与技术研究,给出依据分布式光纤监测的应变数据换算地下连续墙变形的计算方法,并采用传感光缆直埋入地连墙的布设方式对墙体进行分布式、精细化的监测。将该技术和施工方法应用于软土地区某基坑工程进行验证,结果表明:BOFDA技术能够很好地反映墙体变形的发展过程,开挖深度大,地连墙最大应变位置发生下移,应变数据经过计算后将得到地连墙分布式的位移数据。 展开更多
关键词 基坑工程 变形监测 地下连续墙 布里渊光频域分析(bofda)
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布里渊光时域分析动态应变传感技术研究进展 被引量:9
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作者 朱涛 郑华 张敬栋 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期197-214,共18页
布里渊光时域分析(Brillouin optical time domain analysis,BOTDA)可以实现长距离、分布式、高空间分辨率、高精度的应变传感,在大型基础设施健康监测、飞行器状态监测领域具有广阔的应用前景.然而传统的BOTDA需要扫频,传感速度较慢,... 布里渊光时域分析(Brillouin optical time domain analysis,BOTDA)可以实现长距离、分布式、高空间分辨率、高精度的应变传感,在大型基础设施健康监测、飞行器状态监测领域具有广阔的应用前景.然而传统的BOTDA需要扫频,传感速度较慢,难以实现动态应变的测量.针对这一问题,根据工作原理的不同分别综述了斜坡辅助BOTDA(slope-assisted BOTDA,SA-BOTDA)、快速BOTDA(fast BOTDA,F-BOTDA)、免扫频BOTDA(sweep free BOTDA,SF-BOTDA)和基于啁啾泵浦/探测光的动态BOTDA近年来的进展情况,对比了各种技术的优缺点,并对布里渊光时域动态应变传感技术的发展前景进行了展望. 展开更多
关键词 光纤传感器 布里渊散射 布里渊光时域分析 分布式应变传感
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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 瑞利布里渊光时域分析 单端 受激布里渊散射 瑞利散射
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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 受激布里渊散射 相移谱 外差检测 矢量布里渊光时域分析
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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:1
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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 布里渊光时域分析 脉冲预泵浦 瑞利散射 信号整形 瞬态受激布里渊耦合波方程
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瑞利BOTDA系统中电光调制器的优化设计
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作者 尚秋峰 刘薇 李永倩 《光通信研究》 北大核心 2017年第4期48-51,共4页
单端布里渊光时域分析系统可以实现单端入射,测量断裂光纤的传感信息,适用于大范围监测场合。基于瑞利散射的布里渊光时域分析系统通过从光纤同一端入射脉冲光和连续光来实现单端测量。为了得到频率单一的脉冲光和连续光,提出采用两个... 单端布里渊光时域分析系统可以实现单端入射,测量断裂光纤的传感信息,适用于大范围监测场合。基于瑞利散射的布里渊光时域分析系统通过从光纤同一端入射脉冲光和连续光来实现单端测量。为了得到频率单一的脉冲光和连续光,提出采用两个电光调制器并联结构产生含脉冲基底的脉冲光,讨论了电光调制器的最佳工作点设置。研究证明,该设计能够产生系统所需的一阶双边带基底连续光和0阶脉冲光,克服了单个电光调制器调制时受到多种光分量干扰的问题,同时降低了对电光调制器的要求。 展开更多
关键词 单端 瑞利散射 布里渊光时域分析 电光调制
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前向受激布里渊散射光纤传感研究进展 被引量:8
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作者 李天夫 巴德欣 +4 位作者 周登望 任玉丽 陈超 张洪英 董永康 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1-21,共21页
前向受激布里渊散射(F-SBS)是光纤中重要的三阶非线性效应,是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段,成为近年研究的热点。本文通过对光纤中前向受激布里渊散射研究进展的调研和分析,整合了F-SBS的主要理论和传感原理,回顾... 前向受激布里渊散射(F-SBS)是光纤中重要的三阶非线性效应,是进行外界物质识别和分析研究光纤物理特性的有力手段,成为近年研究的热点。本文通过对光纤中前向受激布里渊散射研究进展的调研和分析,整合了F-SBS的主要理论和传感原理,回顾了基于相位解调和能量转移探测的F-SBS测量手段,并重点介绍了本地光相位追溯技术、光力时域反射技术和光力时域分析技术等分布式传感技术。随着F-SBS传感器的逐渐实用化,对于F-SBS的高精度、高空间分辨力分布式测量的需求愈发显著,这将是未来光纤中前向受激布里渊散射的主要研究方向。 展开更多
关键词 前向受激布里渊散射 光纤传感 光力时域分析 非线性光学
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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:12
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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 受激布里渊散射 布里渊光时域分析 光纤传感 非线性光学
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用于布里渊散射光时域分析仪的激光光源研究 被引量:1
12
作者 刘珍峰 范博 孙桂荣 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期24-26,共3页
在分析布里渊散射时域分析仪(BOTDA)对激光光源要求和研究现状的基础上,提出了一种新的移频及扫频方法。其特点是通过法布里珀罗干涉仪和微控制器将两台分布反馈(DFB)半导体激光器频率锁定在11GHz左右,然后根据频差微调其中一台激光器... 在分析布里渊散射时域分析仪(BOTDA)对激光光源要求和研究现状的基础上,提出了一种新的移频及扫频方法。其特点是通过法布里珀罗干涉仪和微控制器将两台分布反馈(DFB)半导体激光器频率锁定在11GHz左右,然后根据频差微调其中一台激光器电流实现扫频,法布里珀罗干涉仪监测频差的同时将频差实时传送给传感器做数据分析。 展开更多
关键词 布里渊散射 光时域分析仪 频移 扫频
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基于BOTDA的OPGW应变性能研究 被引量:5
13
作者 孙少华 侯继勇 +4 位作者 冯学斌 肖靖峰 武健 杨林慧 王国彬 《光通信技术》 2021年第3期54-57,共4页
为研究长期运行光纤复合架空地线(OPGW)的应变性能,使用高精度的分布式光纤传感监测设备布里渊光时域分析仪(BOTDA)对新缆和不同覆冰环境下的旧缆进行应变监测,对比分析了OPGW光缆内光纤的布里渊频率在长期外界环境作用下的变化。试验... 为研究长期运行光纤复合架空地线(OPGW)的应变性能,使用高精度的分布式光纤传感监测设备布里渊光时域分析仪(BOTDA)对新缆和不同覆冰环境下的旧缆进行应变监测,对比分析了OPGW光缆内光纤的布里渊频率在长期外界环境作用下的变化。试验结果表明,运行时间和覆冰等级是影响OPGW光缆内光纤应变性能的主要因素。 展开更多
关键词 光纤复合架空地线 布里渊光时域分析仪 应变 布里渊频率 覆冰
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基于布里渊光频域分析技术的桥梁监测试验研究 被引量:1
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作者 杜传伟 胡涛 +3 位作者 袁明 韩强 李业宏 王嘉钰 《红外》 CAS 2022年第9期41-52,共12页
布里渊光频域分析(Brillouin Optical Frequency Domain Analysis,BOFDA)技术是分布式光纤传感技术的一种。回顾了BOFDA的发展历史,介绍了BOFDA的最新应用进展情况,并提出了基于BOFDA测量桥梁挠度的新方法。通过光纤布设研究提出在桥梁... 布里渊光频域分析(Brillouin Optical Frequency Domain Analysis,BOFDA)技术是分布式光纤传感技术的一种。回顾了BOFDA的发展历史,介绍了BOFDA的最新应用进展情况,并提出了基于BOFDA测量桥梁挠度的新方法。通过光纤布设研究提出在桥梁底面采用全面粘贴的方式布设光纤,并分析了光纤应变表征桥梁挠度的理论,最后进行了基于BOFDA的室内桥梁模型测量试验研究。试验结果表明,百分表实测桥梁模型的挠度与桥梁模型上分级集中荷载及模型下表面的光纤应变变化均成正比例关系;BOFDA光纤应变可以标定桥梁模型变形范围,且光纤应变表征的桥梁模型挠度和百分表实测挠度值基本一致。因此,采用BOFDA技术进行桥梁挠度测量是可行的。 展开更多
关键词 布里渊光频域分析 桥梁挠度 变形监测 模型试验
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