基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的温度修正

结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程,研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响;采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组,实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明:经过修正的传感器在900m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃,整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃.     

分布式光纤喇曼温度传感器的循环解调法

为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±0.05℃.     

基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温度传感器模型研究

分析了光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型,指出了它的局限性通过把玻色爱因斯坦因子作为温度的函数引入到分析中来完善光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型.相对于测试时间来说,温度对时间的变化率很小,认为近似不变,所以通过研究频域和时域的信号关系给出了υ域和z域间的变换关系最后给出了基于此模型的全分布式光纤温度传感器系统的仿真结果,并给出了对计算结果的误差修正公式,基于此得到的结果精度高于以前的报道.     

分布式光纤拉曼温度传感器的对称解调

提出了一种用于分布式光纤拉曼温度传感器的对称解调新方案,采用瑞利散射光时域反射仪(OTDR)曲线解调光纤的反斯托克斯散射光时域反射仪曲线。首先将测量温度范围分成数段,用传统解调方法获取待测温度,然后判断该温度属于哪段内,最后用该对称的数段边界标定温度解调得到偶数个温度测量值,取平均值作为测量值。该方法提高了系统的测温精度和稳定性,系统的测温误差在±0．05℃内,空间分辨力1 m。实验结果与理论分析一致。     

采用智能温度补偿电路的分布式光纤喇曼温度传感器

采用一种智能温度补偿电路对雪崩光电二极管的反偏电压进行温度补偿,抵消环境温度对雪崩光电二极管的影响,从而大大降低了系统的温度漂移.采用该温度补偿电路的系统可在0℃到60℃的环境温度范围内将温漂引起的测量偏差控制在±0.1℃之内.和传统的恒温装置相比,采用该温度补偿电路可有效地降低系统的功耗和成本.相对采用热敏电阻的温度...     

采用智能温度补偿电路的分布式光纤喇曼温度传感器

采用一种智能温度补偿电路对雪崩光电二极管的反偏电压进行温度补偿,抵消环境温度对雪崩光电二极管的影响,从而大大降低了系统的温度漂移.采用该温度补偿电路的系统可在0℃到60℃的环境温度范围内将温漂引起的测量偏差控制在±0.1℃之内.和传统的恒温装置相比,采用该温度补偿电路可有效地降低系统的功耗和成本.相对采用热敏电阻的温度补偿电路,该温度补偿电路的温度补偿线性更好,补偿系数设置更灵活.     

采用单工循环编码解码的分布式光纤喇曼温度传感器

针对连续脉冲编码解码技术在分布式光纤喇曼温度传感器应用中出现被测光纤非线性峰值阀值光功率变低、编码过程较复杂等问题,提出了一种将光脉冲码均匀分布在整条被测光纤的单工循环编码解码技术和应用方案,并在27km单模系统中与传统单脉冲技术系统做了对比实验.结果表明:相比连续编码解码技术,单工循环编码解码技术不仅保持了编码解码技术相对于传统单脉冲技术的信噪比改善能力,而且有效地提高了光纤的非线性峰值阀值光功率.在编码时只需循环发送一组码,就可使系统的信噪比和测量距离获得极大的提高.采用211位循环编码解码技术的多模系统经16万次重复测量后,可在25km处获得±1.5℃的温度不确定度,空间分辨率为3m.     

单模石英光纤中受激喇曼散射的研究

利用连续光纤激光器为泵浦源,对单模石英光纤中的受激喇曼散射进行了实验研究.在较低功率泵浦下,观察到由自发喇曼散射向受激喇曼散射演化的过程中,光谱不断变窄;当Stokes波信号功率较强时,观察到光谱峰值相对于泵浦波的频移量从440 cm－1转化到490 cm－1.在改进耦合系统后,不仅观察到一级喇曼频移,并且观察到了高阶Stokes光.在产生多级喇曼光谱时能量移动比较复杂,每两级的喇曼频移间隔并不完全相同.     

基于动态多段温度标定的分布式光纤Raman测温系统

温度标定是分布式光纤喇曼测温系统重要组成部分.本文设计了一种基于半导体制冷模块的多温度参考标定装置,采用了新颖的动态多段光纤温度标定方法,并通过实验验证了该标定方案的可行性与准确性.结果表明,随着外界环境温度的变化,传感光纤所处任一处的温度都能够精确解调,其温度解调结果更加准确,测量误差小于1℃.系统性能更加稳定,更能...     

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术

基于布里渊散射的分布式光纤传感技术是目前国内外研究的热点。其中基于时域定位的布里渊分布式光纤传感技术主要分为布里渊光时域反射和布里渊光时域分析两种。国内对基于布里渊光时域反射技术的分布式光纤传感技术的研究报道比较多。介绍了基于布里渊光时域分析技术的分布式光纤传感技术的研究现状,并对基于时域定位的两种传感技术进行了分析对比。总结了布里渊散射分布式光纤传感技术实用化存在的问题及可能的解决方法,指出了该传感技术进一步的发展方向。     

分布式光纤温度压力传感器设计

为了实现油田井下温度压力的全分布式测量,提出了一种基于光纤散射原理的分布式温度压力测量方法。该方法通过对普通光纤进行封装设计,制作成传感光纤。由于光纤传感器周围流体的温度和压力会对传感光纤内的散射光产生调制作用,通过光纤解调仪解调出光纤拉曼散射参数和布里渊散射频移就能够实现温度和压力的实时在线测量。实验结果表明:设计的分布式光纤温度压力传感器可以实现的温度测量分辨率为0.1 ℃,压力测量分辨率为0.07 MPa。基本满足油田井下温度压力测量的全分布式、实时在线、可靠性高、精度高、抗干扰能力强等要求。     

光纤分子背向散射的温度效应及其在 分布光纤温度传感网络上应用 研究的进展

讨论了光纤分子瑞利(Rayleigh)背向散射精细结构谱和光纤分子喇曼(Ra man)背向散射光谱及其温度效应,以及在分布型光纤温度传感网络上应用研究的进展。     

Twist sensor based on Sagnac single-mode optic fiber interferometer

An optical fiber twist sensor based on Sagnac single-mode optic fiber interferometer is proposed. The stress-induced birefringence of single-mode optical fiber is obtained by applying a transverse force against a short length of singlemode fiber. A high sensitivity and resolution of the twist angle measurement of 0.19 nm/° and 0.002° is achieved experimentally, respectively. The proposed sensor is more convenient and simple than that of standard polarization-maintaining fibers.     

Accuracy enhancement in Brillouin scattering distributed temperature sensor based on Hilbert transform

The scattering optical signal of OTDR based Brillouin scattering distributed sensor is very weak and have a frequency width of several decades megahertz, so it is hard to perform the traditional analogue coherent demodulation. A novel optical coherent detection based on Hilbert transform is presented here. In detail, Brillouin backscattering light is coherent detected with the reference light, which is modulated by microwave electric optical modulator to produce frequency-adjustable light, then the detected photocurrent signal is demodulated by digital signal processing based on Hilbert transform, and at last the distributed sensing signal with better S/N ratio is gained, which can enhance the performance of the sensor. The simulation and experimental results of the detection method are given.     

一种光纤EFPI高温传感器

提出了一种金属封装的光纤外腔式珐珀(EFPI)高温传感器。利用不同材料的不同热膨胀系数,使EFPI的腔长对温度变化敏感,可以应用在高温场合下。该传感器具有结构简单、灵敏度高、耐高温等特点,测试结果表明,灵敏度为0.3837μm/℃,线性度为0.9956,分辨率为0.26℃。它的正常工作温度范围为0-400℃。     

分布式光纤温度传感器最佳工作波长的确定

本文定量分析了分布式光纤温度传感器中温敏信号即自发拉曼散射中反斯托克斯与工作波长的关系，给出依据使传感光纤尾端的反射托克斯信号最强这一最佳意义下工作波长的表达式，并分析了在非最佳工作波长下传感系统的响应。     

新型分布式光纤拉曼光子温度传感器系统

讨论了2kmFGC-W2，10kmFGC-W10和30kmFGC-W30分布式光纤拉曼光子温度传感器系统的工作原理和系统的结构，介绍了国内外分布式光纤拉曼光子温度传感系统的研究现状，提出了分布式光纤拉曼光子温度传感器系统的发展方向。     

带温度补偿的分布式光纤温度传感系统设计

针对分布式光纤温度传感系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensing System,DTS)在线测温精度不高的问题,提出了使用光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)解调仪对DTS进行温度补偿。对不带温度补偿的DTS进行了温度测量和数据分析,证明了进行温度补偿的必要性。设计了带温度补偿的DTS并进行了温度测试。实验结果表明,在使用FBG解调仪对DTS进行温度补偿后,DTS的温度精确度可以达到0.3℃。     

基于Mach-Zehnder干涉仪的单模光纤声波传感器的研究

光纤传感器是20世纪70年代中期发展起来的一种新型传感器.它与普通的传感器相比,具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、防燃等优点,因此在温度、应力、磁场等传感领域都有着广泛的应用.本文研究的光纤声波传感器,其基础为Mach-Zehnder(M-Z)全光纤干涉仪,我们主要的工作集中在传感臂探头的制作.所研制的基于M-Z干涉仪...     

Compensation for temperature dependence of Stokes signal and dynamic self-calibration of a Raman distributed temperature sensor

This article discusses a powerful calibration technique that compensates for the temperature dependence of the Stokes signal in a Raman distributed temperature sensor. The Stokes signal is conventionally used for normalization since its scattering cross-section is a weaker function of temperature than that of the anti-Stokes signal. The potential of this temperature dependence of the Stokes signal to introduce errors in measurements has received only cursory mention in the literature. We show that this effect degrades the temperature accuracy by as much as 90%. Additionally the heavy fiber attenuation at the operating wavelength also makes calibration non-trivial. The technique described implements a corrective mechanism for this temperature dependence, offers the additional benefit of self-referencing of a heated curve rather than referencing to the fiber at room temperature, and demonstrates the viability of such a system despite the heavy fiber attenuation at the operating wavelength. This obviates the impractical and erroneous approach of storing an initial room temperature profile for subsequent temperature calculation. This dynamic self-referencing adds substantial immunity to the tolerances in the actual numerical values of the Raman wavelengths thereby making the system robust.