红外与激光工程
2023, 52(10): 20230076
1 齐鲁工业大学（山东省科学院），激光研究所，山东 济南 250103
2 山东微感光电子有限公司，山东 济南 250103
3 广东感芯激光科技有限公司，广东 佛山 528226
我国煤矿工作条件复杂，存在瓦斯爆炸、火灾、设备故障、次生火灾等安全隐患。光纤/激光传感器以其无源、本质安全的特性，以及高精度、低漂移等性能，在煤矿安全领域具有传统电子类传感器无法比拟的优势。本文介绍了激光甲烷、一氧化碳等气体传感器，光纤光栅风速传感器和光纤分布式温度传感器的研究进展，及其在智能矿山建设中的煤矿瓦斯监控、智能防火和安全监测预警等典型应用。
激光与光电子学进展
2021, 58(13): 1306016
1 国网河南省电力公司电力科学研究院输电线路舞动防治技术实验室， 河南 郑州 450052
2 哈尔滨工程大学纤维集成教育部重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150001
借助光纤光栅(FBG)、相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)及基于拉曼散射的分布式温度传感器(DTS)，对4 km长的高压输电真型线路的健康监测进行研究。分析了导线舞动过程中输电塔架和输电导线的温度和应变的特征。利用安装在塔架结构上的104个FBG应变和温度传感器对塔架结构进行应变监测。利用Φ-OTDR及DTS，借助输电线路中现有的光纤复合架空地线(OPGW)内的通信光纤，实现了输电线路的舞动和温度的监测。三种光纤传感方案相互补充照应，实现了对整个输电系统结构健康监测。
光纤光栅 相位敏感型光时域反射计 分布式温度传感器 输电系统 结构健康监测 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070606
1 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710054
针对耐高温准分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感器的需求，利用飞秒激光相位掩模辐照结合光纤拉伸，研究出制备不同周期的布拉格光栅的方法。通过改变光纤两端施加应力的大小来控制FBG的周期，得到具有不同布拉格波长的FBG并构成准分布式高温传感器。标定了FBG的温度响应参数，实现了两点准分布式温度测量。准分布式传感系统由光纤光栅解调仪和串接在一起的不同布拉格波长的FBG构成。不同温度下FBG的光谱响应结果表明：FBG的布拉格波长对温度响应曲线有很好的线性拟合相关度，在800 ℃长时间退火后FBG反射率稳定在-10.2 dB，该传感系统可用于800 ℃以内的温度传感测量。
光纤光学 准分布式温度传感器 飞秒激光微加工 相位掩模 光纤布拉格光栅 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100606
传统的光纤分布式温度传感器存在精度不高和设备昂贵的缺点。设计了新型的基于受激布里渊散射(SBS)的分布式温度传感器，通过将乙醇填充到光子晶体光纤中，利用乙醇的折射率随温度变化的特性，光子晶体光纤的有效面积也随之变化，使得光纤输出功率随着温度的变化而变化；数值求解基于光纤的SBS耦合方程组，获得输出功率和温度的变化关系，从而验证了新的传感机制的可行性。基于新设计，要达到1 ℃的分辨率，功率测量设备的动态测量范围只需要达到40 dB，远小于传统测量系统中频率测量设备的80 dB。同时还对该系统中可能存在的一些影响因素进行了分析。
光纤光学 光子晶体光纤 分布式温度传感器 受激布里渊散射 激光与光电子学进展
2012, 49(12): 120602
提出了在分布式光纤拉曼温度传感器中，采用可变脉宽光源实现双功能温度监测的方法.采用窄脉冲获得高空间分辨率进行峰值温度监测，再改用宽脉冲获得高温度分辨率进行平均温度监测，可以兼顾不同测温环境对高温度分辨率或高空间分辨率的不同使用要求.结果表明，与采用固定脉宽光源的传统方法相比，采用可变脉宽光源可以在获得相同温度分辨率的前提下，降低了系统进行平均温度监测的测量时间.
分布式温度传感器 光时域反射 光纤 拉曼散射 Distributed temperature sensor Optical time domain reflectometry Optical fiber Raman scattering
通过理论分析, 在综合考虑长距离光纤拉曼温度传感器中各光学器件波长相关特性的基础上, 比较了1.66 μm和1.55 μm光源对传感器测量时间的影响.计算结果表明, 由于各光学器件在1.5 μm波段的高性能和最大允许入纤脉冲峰值功率的增加, 采用1.66 μm光源的光纤拉曼温度传感器, 最高可获得约1.94倍的背向反斯托克斯信号.在相同空间分辨率和温度分辨率的情况下, 测量时间可以降低约3/4.
分布式温度传感器 光时域反射 光源 拉曼散射 Distributed temperature sensor Optical time domain reflectometry Light soucre Raman scattering
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics/Tsinghua National Laboratory for Information Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China
The deconvolution algorithm is adopted on the fiber Raman distributed temperature sensor (FRDTS) to improve the spatial resolution without reducing the pulse width of the light source. Numerical simulation shows that the spatial resolution is enhanced by four times using the frequency-domain deconvolution algorithm with high temperature accuracy. In experiment, a spatial resolution of 15 m is realized using a master oscillator power amplifier light source with 300-ns pulse width. In addition, the dispersion-induced limitation of the minimum spatial resolution achieved by deconvolution algorithm is analyzed. The results indicate that the deconvolution algorithm is a beneficial complement for the FRDTS to realize accurate locating and temperature monitoring for sharp temperature variations.
分布式温度传感器 空间分辨率 反卷积算法 060.2370 Fiber optics sensors 100.1830 Deconvolution Chinese Optics Letters
2009, 7(7): 07560
上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术,提出了一种新型的、结构简单的准分布式光纤温度传感器。传感器由两个端面抛光的光纤对接构成,并在两端面间隙中填充温敏材料。传感器周围温度变化改变温敏材料的折射率,从而引起菲涅耳反射强度的变化。将三个传感头串联,利用OTDR探测各传感器菲涅耳反射的微弱变化实现温度传感和传感器定位。在-30～80 ℃范围内,随着温度升高,该系统各个传感头的菲涅耳反射强度单调增大,且温度传感特性具有良好的重复性,同时具有极低的附加损耗。
光纤光学 传感器 准分布式温度传感器 光时域反射 菲涅耳反射
