红外与激光工程
2022, 51(10): 20220549
西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室，陕西 西安 710065
通过有限元分析软件对硬质聚氯乙烯材料支吊架结构管道建立模型，采用中央竖直向下施加静态持续载荷方式进行力学仿真。将传感光纤沿轴向直线排布在模拟管道顶部、底部和侧部，通过粘贴传感器将管道外表面应变传递至传感光纤，并采用布里渊光时域分析仪对不同载荷下管道的应变变化进行监测。结果表明：管道轴向方向到管道底部为拉伸正应变，顶部为压缩负应变，侧部中线的应变基本不变；管道中段的应变最大，向管道两端的应变逐渐减小，距离管道端部0.6 m处的应变趋于0。此外，油气管道中段底部的应变灵敏度为顶部的3.3倍，为支撑端的5.5倍。
光纤光学 管道应变分布 模拟仿真 光纤布里渊散射 布里渊光时域分析仪 应变灵敏度 激光与光电子学进展
2022, 59(21): 2106003
1 国网青海省电力公司 信息通信公司，西宁 810008
2 中国电力科学研究院有限公司，北京 100192
3 国网新疆电力有限公司 信息通信公司，乌鲁木齐 830002
为研究长期运行光纤复合架空地线(OPGW)的应变性能，使用高精度的分布式光纤传感监测设备布里渊光时域分析仪(BOTDA)对新缆和不同覆冰环境下的旧缆进行应变监测，对比分析了OPGW光缆内光纤的布里渊频率在长期外界环境作用下的变化。试验结果表明，运行时间和覆冰等级是影响OPGW光缆内光纤应变性能的主要因素。
光纤复合架空地线 布里渊光时域分析仪 应变 布里渊频率 覆冰 optical fiber composite overhead ground wire Brillouin optical time domain analysis strain Brillouin frequency icing
1 广东电网有限责任公司 珠海供电局, 广东 珠海 519000
2 无锡联河光子技术有限公司, 江苏 无锡 214000
针对布里渊光时域分析仪(BOTDA)的测试光路在长期使用中易发生故障进而导致BOTDA测试中断的问题, 设计了一种基于光时域反射(OTDR)原理的光路自动切换保护系统。系统以K60控制器为控制核心, 应用FLEXBUS接口挂载SRAM、FPGA和W5300, 集成K60+FPGA架构的OTDR模块, 通过光开关实现光路切换, 监测各个光路的故障情况, 能够在BOTDA测试光路出现故障时切换光路并发送短信报警；介绍了系统原理、主要硬件模块、以太网引导升级和光路自动切换保护软件流程。实验结果表明: OTDR动态范围达到35 dB以上, 满足BOTDA测试光路的监测要求。
布里渊光时域分析仪 自动切换 光时域反射 控制器 Brillouin optical time domain analyzer automatic switching optical time domain reflection K60 K60 controller
1 广东电网有限责任公司江门供电局，广东江门529000
2 武汉康普常青软件技术股份有限公司，湖北武汉430073
针对分布式光纤应变传感中温度补偿问题，通过温度补偿光缆测得只与环境温度相关的布里渊频移。划分温度区段，对每一单独温度区段内的应变光缆的布里渊频移进行分析。基于在温度相同的不同时段，应变光缆的布里渊频移变化量只与应变相关的原理，构造出划分温度区段的温度补偿方法，在每个温度区段温度变化很小，基本不引起布里渊频移发生变化，可以独立分析应变，并给出了计算流程图。通过工程实例展示了该方法能在较大的温度变化范围内有效地进行温度补偿，实现温度和应变在测量中的解耦，准确测量应变。
分布式光纤应变传感 布里渊频移 温度补偿 划分温度区段 布里渊光时域分析仪 distributed fiber optical strain sensing Brillouin frequency shift temperature compensation temperature domain diving BOTDA（Brillouin optical time-domain analysis）
1 香港理工大学 电子及资讯工程学系，香港
2 香港中文大学 电子工程学系，香港
文章回顾了本研究小组将人工神经网络(ANN)和深度神经网络(DNN)用于提取布里渊光时域分析仪(BOTDA)传感系统中的温度分布信息的研究工作。在对ANN或者DNN模型进行适当的训练之后，沿被测光纤的温度分布信息能够被训练完成的ANN或DNN从实验获得的布里渊增益谱(BGS)中直接提取出来，而不需要像传统的洛伦兹线型拟合(LCF)方法一样先对BGS拟合得到布里渊频移(BFS)，再将其转换成温度信息。实验结果展示出了用ANN和DNN进行温度提取的方法相比于用传统LCF方法的优势。
温度提取 人工神经网络 深度神经网络 布里渊光时域分析仪 temperature extraction artificial neural network deep neural network Brillouin optical time domain analyzer
1 电子科技大学 光纤传感与通信教育部重点实验室, 成都 610054
2 四川师范大学 物理与电子工程学院, 成都 610068
应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型，数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明：非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化；通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及时分复用技术(同时对布里渊泵浦及探测光进行脉冲调制)，可有效缩短布里渊泵浦与探测光的作用距离，达到较理想的抑制非局域效应结果。based on Raman amplification
布里渊光时域分析仪 非局域化 拉曼放大 频分复用 时分复用 Brillouin optical time-domain analyzer non-local effect Raman amplification frequency-division-multiplexing time-division-multiplexing
1 中国电力科学研究院，北京100192
2 云南电网通信分公司，云南 昆明650217
为解决光缆机械特性监测盲区，防止因机械性能劣化而产生的故障隐患，对光缆中光纤余长理论和BOTDA（布里渊光时域分析仪）、OTDR（光时域反射仪）监测原理进行研究。采用BOTDA监测技术，对光缆中光纤的应变进行了监测实验。结合理论分析，得出光纤应变随光缆的应力应变及机械特性变化的关系，能够对光缆机械性能劣化起到预警作用，防患于未然。
布里渊光时域分析仪 光时域反射仪 应力应变 光缆 监测 BOTDA OTDR stress-strain optical fiber cable monitoring
浙江大学信息与电子工程学系， 浙江 杭州 310027
布里渊分布式光纤传感器适用于测量静态的温度/应力，而马赫-曾德尔干涉仪分布式光纤传感器(DOFS)可测量动态的应变变化。许多应用场合需要静态和动态的传感信息，这是单机理分布式光纤传感器难以达到的。由于布里渊光时域分析仪(BOTDA)和马赫-曾德尔干涉传感器都采用双向环路传感光纤结构，通过共用光源和主要光器件，将布里渊光时域分析仪和马赫-曾德尔干涉传感器相结合。利用布里渊传感测温度，马赫-曾德尔传感器测振动，从而可实现多机理多参量传感。搭建了25 km传感实验系统，对于马赫-曾德尔振动传感，定位精度达到60 m，并可计算振动频率；对于布里渊传感，在没有振动时传感光纤的始端和末端都为2 ℃的测量精度，但在振动时得到始端为3 ℃、末端为4 ℃的测量精度。
光纤光学 布里渊光时域分析仪 马赫-曾德尔干涉仪 多机理 多参量 中国激光
2012, 39(s1): s114002
