分布式光纖傳感技術(shù)(更新版)
【正文】 布里淵散射 ? 量子光學(xué)描述：入射光波（泵浦）與介質(zhì)內(nèi)彈性聲波場作用中，一泵浦光子湮滅產(chǎn)生一聲學(xué)聲子和散射(Stokes)光子。 R1 R2 Sagnac干涉儀的另一個典型應(yīng)用是光纖陀螺 ， 即當(dāng)環(huán)形光路有轉(zhuǎn)動時 ，順逆時針的光會有非互易性的光程差 ， 可用于轉(zhuǎn)動傳感 22 光纖 SAGNAC干涉型分布式傳感器定位原理 ? 當(dāng)干擾源信號是正弦信號（或形如正弦信號）時，接收信號的功率幅值為 00 s i n ( )2ssPP???? ??零點頻率發(fā)生在 0 , , . . . . . . .2s N?? ??? ? ,12 ( 2 )s n u lls n u llNcfn L R???? ?干擾源位臵 R1與第 N個零頻之間的關(guān)系為 通過分析接收光信號的零頻點位臵即可獲得干擾源的位臵 2 1 1 2( ) /n R R c? ? ?? ? ? ? ?（上）有干擾時光強信號的理論計算值（下）實驗值 23 42 散射型光纖傳感器 ?利用背向瑞利散射 —— OTDR ?利用布里淵散射 —— BOTDR、 BOTDA ?利用拉曼散射 —— ROTDR 24 (1)光纖中的背向散射光分析 布里淵散射和拉曼散射在散射前后有頻移 ， 是非彈性散射 斯托克斯光 反斯托克斯光 25 （ 2）光時域反射 (OTDR)技術(shù) ?光時域反射 (OTDR： Opitcal TimeDomain Reflectometry)技術(shù)最初被用于檢驗光纖線路的損耗特性以及故障分析。 ?被測量分辨率 ? 指分布式光纖傳感器對被測量能正確測量的程度。而 那些具有前所未有全新功能的光纖傳感器則在競爭中占有明顯優(yōu)勢 。許多特殊場合－核工業(yè)、化工和石油鉆探中也都應(yīng)用了光纖傳感系統(tǒng)。 ?拾光型光纖傳感器 ? 用光纖作為探頭 ， 接收由被測對象輻射的光或被其反射 、散射的光 。分布式光纖傳感 技術(shù)與應(yīng)用 1 內(nèi)容概要 ?光纖傳感技術(shù)簡介 ?光纖傳感器的分類 ?光纖傳感技術(shù)的發(fā)展 ?分布式光纖傳感技術(shù) ? 相位調(diào)制型分布式傳感器 ? 散射型分布式傳感器 ?分布式光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用 2 一 光纖傳感技術(shù)簡介 ?光纖傳感器用光作為敏感信息的載體，用光纖作為傳遞敏感信息的媒質(zhì)。 ?非功能型 （ 或稱傳光型 ） 光纖傳感器 ? 光纖僅起導(dǎo)光作用，只 “ 傳 ” 不 “ 感 ” ，對外界信息的 “感覺 ” 功能依靠其他物理性質(zhì)的功能元件完成。 ? 不少光纖傳感器以其特有的優(yōu)點，替代或更新了傳統(tǒng)的測試系統(tǒng)， 如光纖陀螺、光纖水聽器等； ? 出現(xiàn)一些應(yīng)用光纖傳感技術(shù)的新型測試系統(tǒng) ，如分布式光纖測溫系統(tǒng)、以光纖光柵為主的光纖智能結(jié)構(gòu)； ? 改造了傳統(tǒng)的測試系統(tǒng) ，如利用電 /光轉(zhuǎn)換和光 /電轉(zhuǎn)換技術(shù)以及光纖傳輸技術(shù)，把傳統(tǒng)的電子式測量儀表改造成安全可靠的先進光纖式儀表等。 11 埋入了六根光纖的紡織品 光纖傳感技術(shù)的發(fā)展 ?3 原理性研究仍處于重要位臵 ? 由于很多光纖傳感器的開發(fā)是以取代當(dāng)前已被廣泛采用的傳統(tǒng)機電傳感系統(tǒng)為目的，所以盡管光纖傳感器具有諸多優(yōu)勢，其市場滲透所面臨的困難和挑戰(zhàn)仍很巨大。 ?時間分辨率 ? 指分布式光纖傳感器對被測量監(jiān)測時，達到被測量的分辨率所需的時間。 ? 當(dāng)傳感光纖沒有受到干擾時，干涉現(xiàn)象趨于穩(wěn)定；受到外界干擾時，正反向兩光束會產(chǎn)生不同的相移，并于耦合器處發(fā)生干涉，干涉信號的光強與干擾發(fā)生位臵具有一定關(guān)系。 ? 多普勒效應(yīng)使散射光頻率不同于入射光。 在 BOTDA中 ， 處于光纖兩端的可調(diào)諧激光器分別將一脈沖光（ 泵浦光 ） 與一連續(xù)光 （ 探測光 ）注入傳感光纖 。 ?反斯托克斯光的幅度強烈依賴于溫度，而斯托克斯光則不是
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