光纖布里淵散射特性測(cè)量方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、基于光纖布里淵散射的分布式傳感技術(shù)具備提取大范圍測(cè)量場(chǎng)分布信息的能力，非常適合于大型電力設(shè)施、尤其是電力線纜和電氣設(shè)備等溫度和應(yīng)變的在線監(jiān)測(cè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外光纖布里淵散射特性研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，采用有限元方法構(gòu)建了光纖聲光耦合模型，計(jì)算得到了布里淵增益譜，重點(diǎn)研究了多模光纖布里淵散射特性，以及單峰和多峰值布里淵增益譜特征提取方法，并采用光纖布里淵分布式傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了海底電纜在線監(jiān)測(cè)和故障定位。
　　主要研究

2、成果如下:
　　(1)提出了光纖布里淵散射譜有限元數(shù)學(xué)建模方法，分別構(gòu)建了單模光纖和多模光纖的聲光耦合模型，數(shù)值計(jì)算了布里淵增益譜。設(shè)計(jì)并搭建了布里淵散射譜測(cè)量系統(tǒng)，分別實(shí)現(xiàn)了單模光纖、50/125μm和62.5/125μm漸變折射率多模光纖布里淵散射譜測(cè)量，實(shí)驗(yàn)表明多模光纖的布里淵頻移小于單模光纖，而布里淵散射譜線寬明顯大于單模光纖。實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　(2)提出了多模光纖受激布里淵散射閾值測(cè)量方法，

3、設(shè)計(jì)并搭建了受激布里淵散射閾值測(cè)量系統(tǒng)，分別針對(duì)單模光纖和多模光纖的受激布里淵散射閾值進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明相同光纖長(zhǎng)度下，多模光纖的閾值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單模光纖。漸變折射率光纖相比于階躍折射率光纖較容易發(fā)生受激布里淵散射效應(yīng)。
　　(3)提出了基于多模光纖布里淵特性的溫度和應(yīng)變同時(shí)測(cè)量方法，設(shè)計(jì)了多模光纖溫度和應(yīng)變分布式傳感系統(tǒng)。采用商用布里淵光時(shí)域反射儀實(shí)現(xiàn)了多模光纖溫度和應(yīng)變的分布式測(cè)量，其布里淵頻移-溫度系數(shù)為1.026±

4、0.04MHz/℃，應(yīng)變系數(shù)為0.05288±0.001 MHz/με。多模光纖頻移-應(yīng)變系數(shù)大于單模光纖，較單模光纖更適用于應(yīng)變傳感測(cè)量。
　　(4)提出了布里淵散射譜特征提取優(yōu)化線性模型，可進(jìn)一步提高布里淵分布式傳感系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，并與非線性模型進(jìn)行了比較，給出了兩種模型的應(yīng)用范圍。分別針對(duì)布里淵散射單峰和多峰掃頻曲線，提出了布里淵散射譜特征快速、高精度提取方法。
　　(5)提出了基于布里淵散射光纖分布式傳感技術(shù)的海底電纜