针对光纤布拉格光栅(FBG)准分布式传感解调系统进行了专门的研究。结合准分布式传感解调信息混杂、动态范围大等特点,自行搭建了FBG 传感解调系统。以实验室现有的复合传感器为平台,基于LabVIEW 软件,开发出一种适用于光纤光栅准分布式传感解调的测试平台,使得承载有温度、压力、流量信息的波长变化智能区分,并通过相应计算将被测物理量实时显示。通过实验,对温度、压力、流量传感器分别进行了标定,得出相应的计算参数;通过综合实验,系统分辨出了不同物理量的波长值并直接显示被测量,实现了高精度可视化实时显示的目的,验证了系统设计的可行性与可靠性。
传感器 准分布式传感解调 光纤布拉格光栅 解调技术 激光与光电子学进展
2016, 53(2): 022801
1 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学光纤传感技术与信息处理教育部重点实验室, 湖北 武汉 430070
光纤光栅传感技术近年来的快速发展对复用容量和空间分辨率提出了更高的要求。采用超弱反射光纤光栅(FBG)结合光频域反射技术(OFDR),实现了大容量、高空间分辨率的准分布式光纤光栅传感网络的解调。通过对拍频信号分离的优化和非线性矫正,利用拍频信号的频谱信息,实现了高空间分辨率的光纤光栅位置信息的提取,并进行各个光栅拍频信号时域上的分离,再结合希尔伯特变换还原光栅的反射光谱信息,实现光栅的波长解调。实现了单根光纤上200 个间隔为20 mm、中心波长为1552.8 nm、反射率仅为0.1%的全同超弱反射光纤光栅的解调。实验结果表明,在-10 ℃~80 ℃的温度范围内,各个光栅的中心波长随温度变化的线性度达到99.6%以上。
传感器 光纤传感 准分布式传感 超弱反射光纤光栅 光频域反射技术
中国计量学院光学与电子科技学院, 浙江 杭州 310018
采用波长可调谐光源与光时域反射技术(OTDR)结合的方案,通过对光脉冲调制技术和光电转换电路的优化,实现了一种对超弱全同反射光纤光栅的准分布式解调系统。实验中,20个中心波长相近的超弱反射光栅间隔2 m放置于约5.8 km长的光纤尾端,该解调系统成功实现了对这些反射率仅为0.01%的超弱反射光栅高信噪比的解调与定位,并且测得的光纤布拉格光栅(FBG)中心波长随温度变化的线性度达到99.7%以上。
光纤光学 传感系统 弱反射光纤光栅 准分布式传感 温度测量
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Fiber Sensors (Heilongjiang Province), Photonics Research Center, College of Science, Harbin Engineering University, Harbin, 150001, China
2 Department of Civil and Environmental Engineering, University of Alaksa Fairbanks, Fairbanks, AK 99709, USA
A loop topology based white light interferometric sensor network for perimeter security has been designed and demonstrated. In the perimeter security sensing system, where fiber sensors are packaged in the suspended cable or buried cable, a bi-directional optical path interrogator is built by using Michelson or Mach-Zehnder interferometer. A practical implementation of this technique is presented by using an amplified spontaneous emission (ASE) light source and standard single mode fiber, which are common in communication industry. The sensor loop topology is completely passive and absolute length measurements can be obtained for each sensing fiber segment so that it can be used to measure quasi-distribution strain perturbation. For the long distance perimeter monitoring, this technique not only extends the multiplexing potential, but also provides a redundancy for the sensing system. One breakdown point is allowed in the sensor loop because the sensing system will still work even if the embedded sensor loop breaks somewhere.
Optical fiber sensors quasi-distributed sensing system perimeter security white light interferometry Photonic Sensors
2011, 1(3): 260