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三元乙丙橡胶基底分布式光纤布里渊散射漏油传感器的研究
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作者 尉婷 吴冰冰 +2 位作者 刘颖刚 罗俊 罗小东 《传感技术学报》 北大核心 2025年第2期368-372,共5页
研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域... 研制了一种基于BOTDA技术的三元乙丙橡胶基底的分布式光纤布里渊散射油敏传感器,可在分钟量级精准检测并定位小规模漏油事件,灵敏度高,可重复使用。将三元乙丙橡胶(EPDM)基底的油敏传感器沿模拟输油管线下方油槽内铺设,用布里渊光时域分析仪(BOTDA)实时监测浸油后传感光纤中布里渊散射频移,测试数据表明布里渊散射频率随时间响应灵敏度为2.5 MHz/min,可在2 min内发现并定位漏油事件,空间分辨率为1 m,漏油传感器可重复使用。实验证明该油敏传感器在长距离输油管线、油库等需长期分布式实时漏油监测的应用具有可行性。 展开更多
关键词 光纤布里渊散射 分布式光纤油敏传感器 漏油传感 三元乙丙橡胶 BOTDA
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基于绕组首饼温度及温度梯度的变压器热点模型
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作者 范晓舟 刘云鹏 +3 位作者 律方成 李欢 徐永超 闫泽玉 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期361-369,I0030,共10页
变压器热点温度是衡量变压器负载潜力及运行安全性的重要指标,是变压器状态监测以及预测的重点。绕组底部首饼直接与散热片回流的冷油接触,周围油温与冷油近似相等,可以较为准确地分析其散热。该文从变压器传热原理出发,提出一种新的热... 变压器热点温度是衡量变压器负载潜力及运行安全性的重要指标,是变压器状态监测以及预测的重点。绕组底部首饼直接与散热片回流的冷油接触,周围油温与冷油近似相等,可以较为准确地分析其散热。该文从变压器传热原理出发,提出一种新的热点温度计算模型。首先,基于理论推导建立绕组首饼温度的控制方程,并使用热电类比方法建立可用于实际运行的绕组首饼局部热路模型。通过对一台内置传感光纤的110 kV油浸式变压器进行11级不同负载共21 h温升试验,获得不同负载率下绕组温度变化情况,并提出基于绕组首饼温度及绕组温度梯度的热点温度模型。基于局部热路模型,使用负载率及散热片进出口油温作为输入变量,成功预测绕组首饼温度。随后,建立绕组整体温度梯度的指数、差分方程模型,并基于提出的热点计算模型对连续变负载试验的结果进行预测。结果表明,模型预测均方根误差为4.02 K,相较传统模型,最大误差降低21%,验证所提计算模型的有效性。 展开更多
关键词 变压器 热点温度 温度梯度 温升试验 分布式光纤传感
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基于神经网络的BFS误差估算方案及影响因素研究
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作者 赵丽娟 陈永辉 +1 位作者 徐志钮 张旭哲 《计量学报》 北大核心 2025年第6期853-861,共9页
随着人工智能技术成熟,人工神经网络(ANN)被大量用于从布里渊谱提取布里渊频移(BFS)。对比激活函数为线性函数的ANN(ANN-P)、激活函数为非线性函数的ANN及经典谱拟合方法,发现ANN-P准确性与非线性ANN接近,但训练耗时少;其准确性与经典... 随着人工智能技术成熟,人工神经网络(ANN)被大量用于从布里渊谱提取布里渊频移(BFS)。对比激活函数为线性函数的ANN(ANN-P)、激活函数为非线性函数的ANN及经典谱拟合方法,发现ANN-P准确性与非线性ANN接近,但训练耗时少;其准确性与经典谱拟合算法相当,计算时间仅为洛伦兹谱拟合算法的0.70%、伪Voigt谱拟合算法的0.43%。通过理论推导得出基于ANN-P的BFS误差估算方案,依据该方案、布里渊增益误差、权重矩阵和扫频范围可快速估算BFS误差;还推导了线宽、信噪比和扫频点数对BFS误差的影响规律。经数值产生和实测不同线宽、信噪比、扫频点数的大量布里渊数据计算,验证了方案和规律的正确性。对于实测谱,所提BFS误差估算方案平均绝对误差为7.99×10^(-2)MHz,平均相对误差为15.87%。 展开更多
关键词 光学计量 分布式光纤传感 人工神经网络 布里渊频移 误差估算
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基于分布式光纤传感的输电线路覆冰预警研究
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作者 王帅 徐钦云 林胜海 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期481-487,共7页
为实现输电线路覆冰状态的定量监测,采用理论建模和模拟实验的方法,基于布里渊散射原理和悬垂线缆的力学分析,推导布里渊频移和覆冰厚度的关系,并通过模拟实验验证该关系的准确性。研究结果表明,覆冰厚度和布里渊频移呈单调递增关系,在... 为实现输电线路覆冰状态的定量监测,采用理论建模和模拟实验的方法,基于布里渊散射原理和悬垂线缆的力学分析,推导布里渊频移和覆冰厚度的关系,并通过模拟实验验证该关系的准确性。研究结果表明,覆冰厚度和布里渊频移呈单调递增关系,在实验条件下,覆冰厚度测量误差为12.48%,覆冰预警的应变阈值区间为1.5×10^(-3)ε~2.0×10^(-3)ε,直接观测输电线路的应变值可简化覆冰预警流程。研究结论可为分布式光纤传感技术在输电线路覆冰监测的工程应用提供参考。 展开更多
关键词 输电线路 分布式光纤传感 布里渊光时域反射仪 光纤应变 覆冰预警 布里渊频移 定量监测
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分布式光纤传感器在大体积混凝土筏板基础中的耦合性能研究
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作者 侯公羽 张世欧 +3 位作者 崔迪 陈宏波 毕立原 尚宇豪 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1310-1322,共13页
大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:... 大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测,光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能,开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究,并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明:基于剪切滑移理论建立的光纤在受压状态下的应变传递模型能够实现对光纤应变传递效率的精确量化,并采用数值模拟验证了该模型的准确性和可靠性。通过对钢筋混凝土梁采用不同的光纤布置方法,并进行三分点分级加载试验,研究了不同布置方式下光纤与混凝土的耦合性能,结果显示沿箍筋垂直方向布设光纤与混凝土具有更好的耦合效果。大体积混凝土筏板基础的现场光纤监测应用研究表明,光纤传感器与大体积混凝土结构具有良好的耦合性能,准确监测到了筏板基础浇筑后各关键区域的应变演化过程与规律。研究成果为分布式光纤技术监测岩土工程结构的变形提供了理论基础和关键技术。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 耦合性能 应变传递机制 大体积混凝土筏板基础应变监测
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海底电缆状态分布式光纤监测技术研究综述 被引量:5
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作者 马国明 秦炜淇 +3 位作者 王思涵 胡靖 阎洁 王伟 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期370-387,I0031,共19页
随着海上风电的快速发展,海底电缆得到广泛应用,但其维修难度大、周期长、单次故障造成的经济损失巨大,因此,海底电缆状态的准确监测与预警十分重要。该文首先对比海底电缆与陆地电缆在长度、结构、绝缘可靠性、运行环境等方面的区别,... 随着海上风电的快速发展,海底电缆得到广泛应用,但其维修难度大、周期长、单次故障造成的经济损失巨大,因此,海底电缆状态的准确监测与预警十分重要。该文首先对比海底电缆与陆地电缆在长度、结构、绝缘可靠性、运行环境等方面的区别,分析表明,海底电缆本体事故较多,故障发生位置随机性较高,需要进行分布式的状态监测。其次,梳理拓扑改进、脉冲编码、降噪算法、分布式放大等提升分布式光纤传感距离与精度的方法,总结分布式光纤传感在海底电缆状态监测方面的主要进展。然后,分析不同分布式光纤传感方法在海底电缆工程综合监测系统中的发展应用情况。最后,论述海底电缆状态分布式光纤监测研究的机遇和挑战。 展开更多
关键词 海上风电 海底电缆 状态监测 分布式光纤传感
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基于带状光纤分布式传感的变压器绕组轴向与辐向形变区分及程度检测 被引量:1
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作者 李东阳 刘云鹏 +3 位作者 范晓舟 李欢 黎晏霖 刘海琳 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期803-812,I0034,共11页
为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台... 为对变压器绕组形变状态有更清晰的感知,需要对绕组轴向及辐向形变进行同时检测。该文首先分析绕组弯曲时的应变分布规律,并提出应变向量的概念及绕组轴向与辐向应变解耦方法。随后,在35 kV连续式绕组模型上布置带状光纤并搭建试验平台,借助布里渊光时域分析技术以进行应变分布式传感,完成对绕组形变的轴向、辐向区分测量,应变向量相对误差在7.5%以内。最后,得出绕组轴向、辐向挠度都与带状光纤平均应变满足二次函数关系,拟合系数R^(2)>0.99,并利用该关系预测绕组的变形程度,误差小于5%。该文方法不仅能单独检测轴向或辐向形变,也能在同时发生两种形变时分别得出轴向和辐向形变;可以解决绕组轴向形变无法有效传感及变形程度难以定量判断的难题,为变压器绕组形变的检测提供新的方案。 展开更多
关键词 变压器 绕组形变 轴向与辐向应变解耦 分布式光纤传感 布里渊光时域分析技术
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一种局部受激布里渊光时域反射系统最优探测距离自动识别方法 被引量:1
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作者 陈奕 高波 +7 位作者 付林林 王笑微 朱海军 刘江涛 钟振涛 李拥政 郭林峰 徐小敏 《光子学报》 北大核心 2025年第3期43-56,共14页
工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态,以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小,如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下,最大程度发挥系统检测性能,是紧凑型中低成本布里... 工程使用中的分布式传感光缆的长度、种类和状态,以及布里渊光时域反射系统中光源器件的线宽、功率等参数都会影响受激布里渊散射阈值的大小,如何在各种不同的状态对应的受激阈值条件下,最大程度发挥系统检测性能,是紧凑型中低成本布里渊光时域反射系统在工程应用中值得研究的问题。提出一种基于短时傅里叶变换的自动识别光纤沿线受激布里渊散射的光电路解调方案以及信号处理方法,以确定局部受激布里渊光时域反射系统最优传感距离。在实验中,对2000 m的光纤进行测量,设置脉冲宽度为20 ns,使用20 kHz的脉冲频率,识别到受激布里渊散射位置为1230.2 m,并通过布里渊频移实验数据验证了该方法的有效性。此外,还对不同脉冲宽度、频率和光纤长度进行了实验。通过实验研究进一步明确了紧凑型低成本局部受激布里渊光时域反射系统中传感光纤的有效受激区域和最佳传感使用距离,增强了布里渊光时域反射系统的工程实用性。 展开更多
关键词 分布式光纤传感 布里渊光时域反射 短时傅里叶变换 自发布里渊散射 受激布里渊反射
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布里渊分布式光纤传感技术性能评估与优化研究进展(特邀)
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作者 靳思梦 杨智生 +3 位作者 王晴 陆一锋 洪小斌 伍剑 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期190-214,共25页
布里渊光时域分析仪(Brillouin Optical Time-Domain Analyzer,BOTDA)和布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer,BOTDR)是分布式布里渊光纤传感技术的两大核心技术,基于布里渊散射效应对外界物理量(如温度和应... 布里渊光时域分析仪(Brillouin Optical Time-Domain Analyzer,BOTDA)和布里渊光时域反射计(Brillouin Optical Time-Domain Reflectometer,BOTDR)是分布式布里渊光纤传感技术的两大核心技术,基于布里渊散射效应对外界物理量(如温度和应变)进行高精度的分布式监测,近年来在结构健康监测、环境监测、油气管道检测以及地质灾害预警等领域得到了广泛的应用。信噪比是最终决定BOTDA/R系统综合传感性能的关键参数,对系统信噪比的全面分析是优化系统综合性能的基石。文中研究旨在系统性地综述BOTDA/R系统中的信噪比表现与优化方法,基于已有的信噪比模型,梳理并总结了影响系统信噪比性能的主要参数及其相应的优化极限,如泵浦脉冲峰值功率、探测光功率、本振光功率等,并探讨了对探测和采集的要求以及后处理方法的优化方案。通过建立一套系统性的优化框架,为经典BOTDA/R系统的极限性能的实现提供了理论指导,也为更先进的传感方案(如基于光脉冲编码的传感系统)的分析与优化奠定了基础。 展开更多
关键词 光纤光学 分布式光纤传感 布里渊散射 信噪比
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椭圆缠绕式分布式光纤矢量声波传感器技术研究(特邀)
10
作者 范存政 石正宣 +4 位作者 陶禹然 金晗宇 李豪 闫志君 孙琪真 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期269-278,共10页
声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困... 声波传感是一种非接触式的环境探测手段,可应用于地下环境、水下环境探测等多个领域。矢量声波传感技术具有同步共点测量声压和质点振速信息的特性,具有更好的探测性能,逐渐成为了声波传感的热点发展方向。现有矢量声波传感器存在组网困难,无法大规模布设的瓶颈,无法满足大范围监测需求。针对该问题,提出了基于椭圆缠绕式光纤矢量声波传感技术,利用不同光纤缠绕角度的方向响应差异性实现不同入射方向声波信号的解耦,实现矢量声波探测。具体来说,基于不同的缠绕角度会改变光缆方向响应的特点,设计了具有周期性多缠绕角椭圆缠绕结构的矢量传感光缆,基于空间匹配的矢量声波解调算法,每个传感单元可利用方向响应的差异性实现矢量声波解耦。为了验证方案可靠性,设计并制备了三缠绕角的矢量传感单元,探测结果表明特定缠绕角度的螺旋结构具有高稳定性的方向响应及高线性的声波响应能力,可实现均方根误差为3.8°的声波入射角监测及误差小于0.15 Pa的矢量声波探测能力。上述研究证明了该方案的可行性,未来可为水下安全监测、油井资源勘探等多个领域提供分布式矢量声波数据,为深地深海探测提供技术支持。 展开更多
关键词 矢量传感 光纤声波传感 分布式声波传感 螺旋缠绕光缆
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地面塌陷分布式光纤监测技术研究综述(特邀)
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作者 任绪言 朱鸿鹄 +1 位作者 高宇新 谭道远 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期233-253,共21页
分布式光纤传感技术(DFOS)在地面塌陷监测中具有重要作用,能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形,为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势,如抗电磁干扰、耐... 分布式光纤传感技术(DFOS)在地面塌陷监测中具有重要作用,能够实时监测地表沉降、裂隙发育及地下结构变形,为地质灾害预警和安全评估提供保障。文中通过系统阐述DFOS技术的基本原理及其相较于传统监测技术的性能优势,如抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高且可实现长距离连续监测,结合地面塌陷光纤监测技术研发、基于实测的塌陷灾变机理研究及地面塌陷光纤监测的工程应用研究,论证了该技术的适用性与创新价值。此外,文中还分析了DFOS技术在地面塌陷监测中的瓶颈问题,包括传感器适应性不足、解调稳定性与可靠性有限、智能化分析能力不足等,指出未来研究热点方向。 展开更多
关键词 分布式光纤传感(dfos) 地面塌陷 变形 预警
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光纤Michelson相干地震矢量检波技术
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作者 徐华 杨雨欣 +1 位作者 衣文索 黄恺阳 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第4期1179-1184,共6页
针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析... 针对地震频发等自然灾害问题,基于对分布式光纤传感技术、 Michelson光纤干涉仪传感原理和基本理论的研究,设计一种矢量地震传感器,该光纤地震传感器敏感部分主要由弹性薄片、质量块、圆环和传感光纤元件构成,对传感器进行应变效应分析,并对系统整体方案进行设计,用信号发生器模拟地震,信号幅值为1,频率分别为300,500 Hz.结果表明:复合材料是振动薄片的理想材料,可大幅度提高系统的灵敏度,并降低系统误差;检测灵敏度分别为0.08,0.3 g,地震信号的幅度和传感器检测到的信号幅度基本吻合,具有良好的频率响应,可用于检测地震波. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 Michelson光纤干涉仪 地震传感器 应变效应
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基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统用于水域航行安防事件识别
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作者 于淼 何禹潼 +7 位作者 常天英 崔洪亮 党随虎 夏良平 刘黎明 易子川 潘新建 高庆国 《光子学报》 北大核心 2025年第1期29-42,共14页
提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行... 提出了一种基于衰落掩码自编码器的分布式光纤声学传感系统水域行船安防事件识别算法。结合衰落原理判断衰落位置,使用改进的衰落掩码策略让掩码自编码器模型学习到更多正确的信号特征,从而更有效地完成事件识别。开展水域实验,采集行船安防事件数据,将所提方法与掩码自编码器以及其他模型进行比较。结果表明,衰落掩码自编码器的平均训练准确率为98.34%,比掩码自编码器的增加了4.9%;平均测试准确率为93.01%,比掩码自编码器的增加了6.45%。与其他3种模型相比,衰落掩码自编码器具有更高的训练精度和更快的收敛速度,平均性能指标高出约4.88%~7.62%。结合衰落判别的衰落掩码自编码器模型在稳定性、训练效率和识别准确率方面更具优势,且具有更好的泛化性,适用于水域行船安防事件的识别。 展开更多
关键词 光纤传感器 分布式光纤声学传感 掩码自编码器 水域安防 深度学习
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基于线型光纤光栅阵列传感的引气管道泄漏监测研究
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作者 曾川 童杏林 +2 位作者 李泽恺 黄文种 史学锋 《激光技术》 北大核心 2025年第2期271-277,共7页
飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的... 飞机引气管泄漏监测系统主要采用共晶盐电类过热探测器作为其温度传感单元,为了克服该系统现存的电磁兼容性差、测量精度低、响应时间慢等技术瓶颈,对飞机引气管道泄漏探测的线型阵列光纤传感探头进行了研究,采用数学建模与模拟仿真的方法设计了光纤光栅阵列参数及封装结构体等,并进行了实验验证与数学分析。结果表明,该传感探头具备一定的应变免疫与振动抵抗能力,感温分辨率0.1 m,定位精度1.0 m,温度测量精度±3℃,工作温度0℃~180℃。此研究结果可替代共晶盐类泄漏探测传感器,为实现远程分布式轻型飞机的引气泄漏温度测量提供了一种新思路。 展开更多
关键词 光纤光学 飞机引气 光纤布喇格光栅 温度传感 分布式阵列传感器 大量程
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面向长距离拉曼分布式光纤传感的强自相关性脉冲编码技术分析(特邀) 被引量:1
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作者 张帆 李健 +3 位作者 李璐磊 曹康怡 薛晓辉 张明江 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期279-286,共8页
提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光... 提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光纤放大器所破坏的自相关性,最终实现对温度探测区域的精准识别和定位。该方案增强了格雷互补序列与探测信号的相关性,可以有效解调出传感光纤沿线的分布式温度信息,有效抑制系统噪声,将散射信号在传感光纤100 k m位置处的信噪比提升了10.29 dB,从而解决传统单脉冲拉曼分布式光纤传感技术散射信号信噪比较低导致传感距离较短的瓶颈。最终在数值模拟中实现了100 km传感距离、1 m空间分辨率和4.12℃温度分辨率的分布式温度传感。 展开更多
关键词 分布式光纤传感技术 拉曼散射 温度解调 长传感距离
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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)
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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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考虑管片接头转动效应的盾构隧道光纤反演分析
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作者 宋利埼 章敏 +3 位作者 徐筱 孙静雯 俞奎 李昕尧 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2483-2494,共12页
针对基于分布式光纤的盾构隧道变形反演问题,考虑管片接头转动效应,建立了衬砌结构的曲梁-铰模型,通过差分法求解弹性地基曲梁方程,推导了衬砌变形、内力、外荷载及转动刚度的反演表达式,结合应变增量及其曲率分布,提出了噪声干扰下衬... 针对基于分布式光纤的盾构隧道变形反演问题,考虑管片接头转动效应,建立了衬砌结构的曲梁-铰模型,通过差分法求解弹性地基曲梁方程,推导了衬砌变形、内力、外荷载及转动刚度的反演表达式,结合应变增量及其曲率分布,提出了噪声干扰下衬砌背后脱空和接头刚度降低两类劣损的初步识别方法。结果表明,新方法具有较高的反演精度,且基本不受围岩抗力和噪声干扰的影响;基于应变最大处dv/dφ=0的假定条件具有良好的反演效果(v为径向位移,j为节点圆心角),且随着衬砌变形的增大,结果趋于吻合;通过拟合衬砌弯矩为单面布设光纤的反演提供了新思路;接头转动刚度对衬砌变形存在影响区间,且不同围岩抗力弹簧刚度、衬砌弹性模量及埋深下的区间范围基本一致。 展开更多
关键词 分布式光纤 盾构隧道 管片接头 变形反演 劣损识别
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利用分布式动应变及传递率的结构损伤识别
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作者 周新新 郑东健 +1 位作者 施彦彤 赵汉 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期175-180,207,208,共8页
为了提高分布式光纤传感器监测结构动态响应的精度并提高损伤诊断的准确性,运用长短期记忆神经网络,建立布里渊增益谱-频率数据关系模型,确定布里渊光时域分析技术中振幅传输模式扫描的固定频率。基于分布式光纤振动传感信息沿光纤密集... 为了提高分布式光纤传感器监测结构动态响应的精度并提高损伤诊断的准确性,运用长短期记忆神经网络,建立布里渊增益谱-频率数据关系模型,确定布里渊光时域分析技术中振幅传输模式扫描的固定频率。基于分布式光纤振动传感信息沿光纤密集分布特点,通过计算应变传递率梯度,提出了基于分布式动应变传递率梯度的损伤指标。不同损伤程度的悬臂梁分布式光纤振动传感实验表明,该方法能够实现结构损伤位置的诊断,且对毫米级裂纹仍有较强的敏感性。 展开更多
关键词 分布式光纤 振动传感 固定频率 应变传递率梯度 损伤识别
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基于布里渊效应的海缆埋深监测技术研究(特邀)
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作者 吴坤 吴明埝 +4 位作者 陈青青 吴正明 谢书鸿 王道根 李松林 《光通信研究》 北大核心 2025年第4期58-64,共7页
【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里... 【目的】传统依赖外部设备离散式测量海缆埋深的模式,存在监测成本高昂、空间覆盖离散和时效性滞后,难以实时获取海缆线路埋深状态的痛点,以及基于热传导方程的物理建模方法受限于海底多相介质耦合传热的难题,文章旨在开发一种基于布里渊光时域分析(BOTDA)的海底电缆埋深分析与计算方法,以实现更高效和便捷的海缆埋深状态监测。【方法】文章提出了一种融合BOTDA与反向传播神经网络(BPNN)的智能化监测方法,研究将海底电缆内置通信光纤重构为分布式温度传感器阵列,结合机器学习技术突破传统技术框架。利用BOTDA设备采集24 km海缆的布里渊散射中心频率偏移量数据,经频移-温度/应变耦合方程转换获得全线路温度分布数据并建立标准化数据集,以此构建一个BPNN模型,通过机器学习自动挖掘温度分布特征以实现海缆温度与埋深状态之间的映射关系。该模型以实测温度数据作为输入,通过现场实验和历史数据校准模型参数,经过训练和优化后,输出预测的埋深状态。【结果】文章所提BPNN模型能够有效捕捉海底电缆温度变化与埋深之间的非线性关系,获取线路海缆的埋深状态随距离变化的关系,以此来实现海缆埋深状态的预测。【结论】研究表明,基于分布式光纤温度应变传感技术和BPNN的埋深测量方法可以实现海底电缆埋深状态的精准监测,其中检测的准确率可达97%。 展开更多
关键词 分布式光纤温度应变传感 布里渊光时域分析 海缆埋深 非线性关系 反向传播神经网络
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基于准分布式光纤光栅应变测量桥梁挠度的方法研究
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作者 顾佳祺 邹家盛 田石柱 《光电工程》 北大核心 2025年第6期98-107,共10页
工程结构变形分布可以评估桥梁结构的健康状态,然而传统采用的“点式”传感技术在获取整体结构变形分布方面存在明显不足。基于准分布式光纤光栅应变测量技术,提出一种适用于监测简支钢箱梁结构变形分布的曲率识别挠曲线法。理论探讨光... 工程结构变形分布可以评估桥梁结构的健康状态,然而传统采用的“点式”传感技术在获取整体结构变形分布方面存在明显不足。基于准分布式光纤光栅应变测量技术,提出一种适用于监测简支钢箱梁结构变形分布的曲率识别挠曲线法。理论探讨光纤光栅应变-曲率-挠度的曲线反演原理,通过简支箱梁四点弯曲试验数值模拟,结果表明,基于曲率识别挠度的方法具有较高的精度,且跨中相对误差仅为2.14%。将不锈钢管封装的光纤光栅应变传感器布置在2 m跨度的简支钢箱梁表面,得到结构变形分布与应变分布之间具有良好的线性相关性,并且反演的挠度和百分表跨中最大相对误差小于3.80%,为箱梁分布式长期的变形监测提供参考方案。 展开更多
关键词 挠度测量 准分布式光纤传感 健康监测 简支箱梁
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