作者单位
摘要
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室,北京 100876
布里渊光时域分析仪(BOTDA)因其长距离分布式传感的优势而得到学术界和产业界的广泛研究与应用,光脉冲编码技术可以在不牺牲空间分辨率和测量时间的前提下辅助BOTDA进一步实现可观的信噪比提升,被认为是最高效(高信噪比提升和低硬件成本)的性能提升方法之一,具有显著的优势和应用前景。本文围绕基于光脉冲编码技术的BOTDA,介绍了用于分布式光纤传感领域的几种主流的光脉冲编码技术的原理,综述了近些年基于光脉冲编码的BOTDA传感系统的研究进展。
光纤光学 分布式传感器 受激布里渊散射 光脉冲编码 
光学学报
2024, 44(1): 0106014
作者单位
摘要
1 电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室,四川 成都 611731
2 之江实验室光纤传感研究中心,浙江 杭州 311121
光脉冲编码(OPC)近年来在光纤声波传感领域备受关注,特别是将其与相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)相结合的技术。通过对注入光纤中的探测脉冲进行编码,可在不增加脉冲峰值功率的情况下大幅提高传感信号的信噪比,同时避免了非线性效应的影响;在接收端解码后可获得单脉冲响应,系统空间分辨率由单个脉冲而不是整个探测脉冲序列的长度决定,从而在获得高信噪比传感信号的同时保持了空间分辨率。本文首先回顾了OPC在光纤声波传感领域中的发展历程;然后,重点介绍了本课题组基于OPC的分布式和准分布式声波传感研究进展,特别是在传感带宽提升方面的成效;最后,对基于OPC的光纤声波传感技术未来发展方向进行了探讨。
光纤传感 光脉冲编码 分布式声波传感 相位敏感光时域反射仪 
光学学报
2024, 44(1): 0106012
作者单位
摘要
暨南大学光子技术研究院,广东 广州 510632
受光纤中声学声子10 ns的寿命的影响,传统布里渊光时域分析(BOTDA)传感器往往不能做到1 m以内的空间分辨率。利用差分脉冲对(DPP)技术可以突破该限制,实现更高的空间分辨率。但是传统的DPP技术存在测量时间长、差分信号间同步难度高和信噪比低等问题。本文提出一种基于布里渊增益-损耗效应的编码DPP-BOTDA系统,通过将处于斯托克斯频率和反斯托克斯频率的泵浦脉冲光同步注入光纤,利用散射光的布里渊增益-损耗效应在光路上差分,解决了信号间的同步问题,并且测量时间只需要传统DPP技术的一半。还分析了传感系统中掺铒光纤放大器增益特性对脉冲序列解码结果的影响,对增益不均匀条件下的编码增益进行了理论计算。实验结果表明,该系统可以实现50 cm的空间分辨率,与传统的单脉冲DPP-BOTDA系统相比,信噪比提高了3 dB。
传感器 光纤传感器 布里渊散射 差分脉冲对 光脉冲编码 
激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0928005
作者单位
摘要
华北电力大学电子与通信工程系, 河北 保定 071003
瑞利布里渊光时域分析系统(BOTDA)存在信号小、噪声大的问题,会导致系统空间分辨率与信噪比难以同时提高。将脉冲编码技术引入瑞利BOTDA系统,可在不降低空间分辨率的前提下有效地提高系统信噪比和布里渊频移测量精度。分析了瑞利BOTDA温度传感系统的原理,介绍了Golay互补序列的特性,并给出了单脉冲和编码脉冲系统的信噪比表达式;搭建了单脉冲和脉冲编码瑞利BOTDA温度传感系统,测量了单脉冲瑞利BOTDA系统的温度传感特性及脉冲编码瑞利BOTDA系统的空间分辨率和温度测量精度。实验结果表明,由瑞利BOTDA系统获得的布里渊频移与温度呈良好的线性关系,温度系数为(1.109±0.010) MHz·℃ -1;当采用10 ns脉冲宽度、64 bit格雷编码时,在1.77 km光纤的加温段上实现了空间分辨率为1 m、温度测量精度为1.39 ℃的传感测量。
光纤光学 布里渊光时域分析 单端结构 瑞利散射 脉冲编码 格雷互补序列 
光学学报
2017, 37(11): 1106004
作者单位
摘要
华北电力大学 电子与通信工程系, 河北 保定 071003
理论分析了瑞利BOTDA(布里渊光时域分析)传感系统的动态范围, 提出了一种采用脉冲编码技术改善系统信噪比从而增大系统动态范围的方法。研究了瑞利BOTDA系统中格雷码和Simplex码的编码和解码原理, 通过对瑞利BOTDA系统采用叠加平均法和脉冲编码法后信噪比改善量的分析对比, 阐明了脉冲编码技术在增大瑞利BOTDA系统动态范围方面的优越性, 并利用Matlab软件进行了仿真验证。仿真结果表明, 该编码技术能够明显改善系统信噪比, 增大系统的动态范围。
瑞利布里渊光时域分析 动态范围 脉冲编码 叠加平均 Rayleigh BOTDA dynamic range pulse coding superimposed averaging 
光通信研究
2016, 42(6): 16
作者单位
摘要
西南交通大学信息光子与通信研究中心, 四川 成都 611756
鉴于布里渊光时域分析(BOTDA)传感系统中空间分辨率和传感距离存在相互制约的关系,提出了一种结合格雷(Golay)编码技术与差分脉冲对(DPP)技术的混合编码方法。该方法结合了Golay编码可提高系统信噪比以及DPP可改善系统空间分辨率的优点,相对于Golay-BOTDA的DPP方法能进一步提高系统信噪比,理论上在相同采样次数下信噪比可提升6 dB。实验结果表明,采用改进的混合编码可以在25 km光纤末端获得1.6 m的空间分辨率。同时,与基于Golay-BOTDA的DPP方法相比,在相同的采样次数下系统信噪比提升了4.08 dB。
光通信 布里渊光时域分析 差分脉冲对 Golay编码 光脉冲编码 
光学学报
2016, 36(8): 0806002
作者单位
摘要
华北电力大学 电子与通信工程系,河北 保定 071003
研究了基于脉冲编码调制的布里渊光时域分析(BOTDA)系统原理,该系统向传感光纤注入经脉冲编码调制后的光脉冲序列,在接收端用数据处理程序恢复系统的单脉冲响应,从而提高BOTDA系统的信噪比、温度和应变分辨率。理论研究了BOTDA系统中Simplex 码、Golay码和CCPONS码的编码和解码原理;利用Matlab仿真研究了不同脉冲编码调制的BOTDA系统的时域输出信号,并对比分析了三种编码对系统信噪比的改善情况,结果表明采用脉冲编码技术可使BOTDA系统性能得到有效提升,CCPONS码调制时可获得最佳系统性能,Simplex码次之。
布里渊光时域分析 脉冲编码 信噪比 Brillouin optical time domain analysis pulse coding signaltonoise ratio 
半导体光电
2015, 36(5): 780
作者单位
摘要
北方工业大学信息工程学院, 北京 100144
利用一种简单的信号变换技术,将输出脉冲的瞬时波形映射成整形器或编码器的光谱响应,从而通过线性啁啾光纤布拉格光栅的切趾设计,将变换限高斯超短光脉冲整形为方型或三角型脉冲。为了证实该方法对光脉冲串编码的有效性,产生了具有1011码字的非归零和归零脉冲码。
超快光学 脉冲整形 脉冲编码 线性啁啾光纤布拉格光栅 
光学学报
2014, 34(s1): s132001

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