光纖分布式聲波傳感技術(shù) 劉德中通信學(xué)院2013010917006 內(nèi)容摘要 聲波屬于物質(zhì)波,其實(shí)質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)、應(yīng)力、壓力等在彈性介質(zhì)中的多樣表現(xiàn)形式。在 聲學(xué)的研究領(lǐng)域中,聲波的產(chǎn)生機(jī)制、傳播形式以及檢測(cè)方法是會(huì)共同涉及的內(nèi)容。目前的 聲波檢測(cè)技術(shù)就是利用聲波信號(hào)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播變化實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)目標(biāo)的測(cè)探、準(zhǔn)確識(shí)別、 定位等。 在光纖傳感領(lǐng)域,當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)就是光纖聲波檢測(cè),它可以用作水聽器,應(yīng)用于海 洋、陸地石油、天然氣勘探輸油管道實(shí)時(shí)檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng);也可用作光纖麥克風(fēng),用光纖光柵制 成的聲波傳感探頭基元以光纖光柵的中心波長(zhǎng)調(diào)制來獲得傳感信息的,它具有靈敏度高、抗 干擾能力強(qiáng)、全光纖的特點(diǎn),同時(shí)還具有能夠?qū)崿F(xiàn)波分復(fù)用、檢測(cè)探頭的微型化等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：聲波檢測(cè)光纖傳感技術(shù)分布式震動(dòng)傳感布里淵散射 一、技術(shù)原理 （一）基于光纖光柵的傳感器 基于光纖

分布式光纖傳感器PPT課件

分布式光纖傳感器簡(jiǎn)介-

分布式光纖傳感器簡(jiǎn)介 (2)

分布式光纖傳感原理

報(bào)道了一臺(tái)適用于分布式光纖傳感的全光纖激光器。激光器基于主振蕩功率放大(mopa)技術(shù),種子光源為半導(dǎo)體激光器,放大器為摻鉺光纖放大器。實(shí)現(xiàn)了重復(fù)頻率和脈沖寬度分別獨(dú)立可調(diào)的激光輸出,中心波長(zhǎng)為1550nm,光譜的3db帶寬小于0.2nm,獲得的最高峰值功率為1.1kw,輸出的激光脈沖中放大自發(fā)輻射(ase)功率分?jǐn)?shù)的最大值低于10%。

收稿日期:2007—12—19 作者簡(jiǎn)介:惠戰(zhàn)強(qiáng)(1978—)男,陜西渭南人,碩士,助教,從事信息光學(xué)、光纖通信領(lǐng)域教學(xué)及研究。e-mail:zqhui@opt.ac.cn 分布式光纖傳感器的原理及發(fā)展 惠戰(zhàn)強(qiáng) (西安郵電學(xué)院電信系,陜西西安710061) 摘　要:從光時(shí)域反射儀(otdr)的原理入手,介紹了分布式光纖傳感器的當(dāng)前進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì),主要 包括基于瑞麗后向散射的傳感器,基于布里淵散射的分布式光纖傳感器,基于拉曼后向散射的溫度傳感 器,以及偏振模耦合分布式光纖傳感器。對(duì)其特點(diǎn)及存在的問題進(jìn)行了比較,并指出了未來發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞:分布式光纖傳感器;光時(shí)域反射儀;布里淵散射;瑞利散射;偏振模耦合 中圖分類號(hào):tp212.14　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a　文章編號(hào):1008-3871(2008)02

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基于光時(shí)域反射技術(shù)(otdr)的原理,建立了拉曼散射分布式光纖多點(diǎn)溫度測(cè)量系統(tǒng),提出了一種新型的解調(diào)方法,即循環(huán)解調(diào)方法,用最近已知otdr溫度曲線解調(diào)下一個(gè)待測(cè)點(diǎn)otdr溫度曲線。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的正確性,該系統(tǒng)能夠抑制溫漂噪聲的積累,防止瑞利背向散射光竄擾反斯托克斯背向散射光,其空間分辨力小于3m,溫度分辨力約為±3℃,時(shí)間分辨力不大于3min。

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提出了一種利用布里淵光纖環(huán)形腔移頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式光纖布里淵傳感的方法.該方法基于布里淵光時(shí)域分析法原理,將一束單縱模運(yùn)轉(zhuǎn)激光器輸出的激光分為兩束;一束光入射布里淵光纖環(huán)形腔中產(chǎn)生窄線寬的受激布里淵散射光作為斯托克斯光,另一束光經(jīng)過低頻相位調(diào)制后作為泵浦光;斯托克斯光和泵浦光分別相向入射進(jìn)入傳感光纖,通過測(cè)量布里淵譜得到光纖溫度或應(yīng)變.利用該方法可將十幾ghz的微波頻率轉(zhuǎn)化為兆赫信號(hào)頻率進(jìn)行探測(cè)處理,僅需一臺(tái)激光器,因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,還可減小激光器頻率波動(dòng)對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性.

反射式強(qiáng)度型光纖傳感器可以有各種不同的結(jié)構(gòu),而利用被測(cè)物做反射面是其中最簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)的一種。文章從多模光纖組合光場(chǎng)的強(qiáng)度分布著手,推導(dǎo)出了光纖傳感器接受光功率與測(cè)量距離之間的關(guān)系,而測(cè)量距離是由反射鏡到接收光纖端面之間的長(zhǎng)度決定的,其目的是為制作光纖傳感器提供理論依據(jù)。

分析了傳統(tǒng)反射式光纖位移傳感器參考光路的缺點(diǎn)，提出了一種不需要分束器或耦合器的新型參考光路，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低成本，易于制作，對(duì)光源和光纖，信號(hào)處理均無特殊要求，卻能有效地消除不穩(wěn)定因素影響的特點(diǎn)，這種傳感器有實(shí)際應(yīng)用的潛力。

光纖光柵傳感器光纖光柵傳感器

提出了一種新型分布式光纖光柵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)電纜溫度的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。基于熱傳導(dǎo)方程和邊界條件的基礎(chǔ)上,采用有限元法對(duì)電纜溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,為監(jiān)測(cè)電纜溫度提供了理論依據(jù)。光纖光柵本身不帶電,抗輻射和電磁干擾能力強(qiáng),耐高壓和腐蝕,非常適合用做高壓電力環(huán)境中的溫度傳感器。通過光纖光柵的溫度特性實(shí)驗(yàn),在20~100℃的溫度范圍內(nèi),光纖光柵的中心波長(zhǎng)隨溫度變化呈良好的線性,線性度達(dá)到99.8%。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的熱電偶溫度傳感器與光纖光柵溫度傳感器的對(duì)比實(shí)驗(yàn),表明該系統(tǒng)測(cè)量時(shí)間-溫度變化曲線跟隨性好,溫度差均小于1℃,符合電力電纜溫度狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)的使用要求。

以某型飛機(jī)機(jī)翼盒段為研究對(duì)象,建立了盒段試件的有限元模型,分析外載荷和應(yīng)變分布之間關(guān)系。采用波分復(fù)用形式構(gòu)建了分布式光纖bragg光柵傳感網(wǎng)絡(luò)測(cè)量盒段試件的應(yīng)變,設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)中光纖傳感器的排布方式,在此基礎(chǔ)上研究了傳感網(wǎng)絡(luò)的溫度補(bǔ)償方法。運(yùn)用波長(zhǎng)監(jiān)測(cè)方法對(duì)盒段結(jié)構(gòu)承受的不同載荷進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,傳感器的波長(zhǎng)偏移與載荷成線性關(guān)系,斜率由于加載點(diǎn)位置的變化而不同。傳感器的最大載荷監(jiān)測(cè)靈敏度達(dá)3.09pm/n。

分布式光纖傳感技術(shù)的分類與對(duì)比 分布式光纖傳感技術(shù)（dofs）采用光纖做傳感介質(zhì)和傳輸信號(hào)介質(zhì)，通過測(cè)量光纖中 特定散射光的信號(hào)來反映光纖自身或所處環(huán)境的應(yīng)變或溫度的變化，一根光纖可實(shí)現(xiàn)成百上 千傳感點(diǎn)的分布式傳感測(cè)量。因光纖具有尺寸小、重量輕、耐腐蝕、抗輻射抗電磁干擾、方 便布設(shè)等特點(diǎn)，分布式光纖傳感技術(shù)具有傳統(tǒng)傳感器不可比擬的優(yōu)勢(shì)，吸引了不少科研工作 者和眾多廠家的關(guān)注，目前，國(guó)內(nèi)外都推出了商用化的分布式光纖傳感測(cè)量系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用 到各個(gè)領(lǐng)域。 分布式光纖傳感技術(shù)從光纖中光的散射原理可分為以下三類：基于瑞利散射的分布式光 纖傳感技術(shù)，基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)和基于拉曼散射的分布式光纖傳感技 術(shù)；從光學(xué)信號(hào)測(cè)試方法的不同又可分為兩類：光時(shí)域反射技術(shù)（otdr）和光頻域反射技 術(shù)（ofdr）。三種散射原理的設(shè)備都有otdr技術(shù)的儀器和ofdr技術(shù)的儀器，

分布式光纖傳感技術(shù)在巖土與地質(zhì)工程 中的應(yīng)用研究進(jìn)展 交通1401楊星皓35 首先分析了光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)，介紹了光纖傳感技術(shù)的市場(chǎng)發(fā) 展趨勢(shì)；其次，從巖土與地質(zhì)工程應(yīng)用的角度分別闡述了光纖傳感技 術(shù)在光纖傳感系統(tǒng)的優(yōu)化及光纖傳感器的研制、光纖傳感器標(biāo)定、光 纖傳感器安裝工藝、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理４個(gè)方面的研究進(jìn)展，討論了光纖 傳感技術(shù)在工程應(yīng)用中存在的關(guān)鍵技術(shù)問題；最后，結(jié)合研究進(jìn)展及 應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)問題，對(duì)光纖傳感技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望，指出了 仍需研究的相關(guān)課題。結(jié)果表明：光纖傳感技術(shù)在巖土與地質(zhì)工程應(yīng) 用領(lǐng)域具有廣闊的前景和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 近年來，伴隨中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，公路、橋梁、石油、礦山等巖土與 地質(zhì)工程建設(shè)迅速。由于巖土與地質(zhì)工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期較長(zhǎng)，使用環(huán) 境比較惡劣，且受到外界環(huán)境荷載、疲勞效應(yīng)以及腐蝕和材料老化等 不利因素的影響，工程結(jié)構(gòu)將不可避免地產(chǎn)生損傷累

光纖傳感器 摘要：光纖傳感器是光纖傳感器是近幾年來出現(xiàn)的集光學(xué)、電子學(xué)為一體的新型傳感器。本 文主要介紹了光纖傳感器的結(jié)構(gòu)、原理、性能、特點(diǎn)、種類以及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。 關(guān)鍵字：傳感器傳感技術(shù)光纖傳感器光纖應(yīng)用 前言 自從光纖傳感這一概念首次提出至今，20多年已經(jīng)過去了。在這期間，包 括光纖和有關(guān)器件在內(nèi)的光纖基本結(jié)構(gòu)有了飛速發(fā)展，已從非常簡(jiǎn)單的玻璃纖維 光波導(dǎo)束發(fā)展到了現(xiàn)在的種類繁多、設(shè)計(jì)精致、性能可靠、價(jià)格便宜的光纖器件。 這些發(fā)展進(jìn)而又激勵(lì)了人們格光纖作為敏感介質(zhì)研究的興趣，而由光纖敏感介質(zhì) 組成的各種器件和子系統(tǒng)又?jǐn)U展了光在傳感器中的各種概念，豐富了光纖的研究 內(nèi)容。 近年來，傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。 在這一過程中，光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu) 異的性能，例如：抗電磁干擾和原子輻射的性能，徑細(xì)

本文主要介紹了光纖分布式傳感技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,目前用于該系統(tǒng)的幾種典型光纜結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用特性,以及專為分布式溫度傳感技術(shù)而開發(fā)的耐高溫光纖。

系統(tǒng)地建立了具有普遍適用性的反射式光纖束傳感器的理論模型。對(duì)于小數(shù)目光纖組成的光纖束,通過建立60°角坐標(biāo)系來分析不同排列形式的光纖束,建立了離散式通用模型;對(duì)于大數(shù)目光纖組成的光纖束,通過引入軸間距分布密度參量,建立了積分式通用模型;進(jìn)而給出了組合式光纖束傳感器的模型。對(duì)常用的幾種排列形式的光纖束進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真和分析,并與測(cè)量值進(jìn)行了比對(duì)。結(jié)果表明,該模型準(zhǔn)確有效。

光纖溫度傳感器匯總.-光纖溫度傳感器