新型分布式光纤管道泄漏检测技术及定位方法研究

介绍了一种基于萨尼亚克(Sagnac)干涉仪的直线型分布式光纤管道泄漏监测系统,实时进行管道泄漏监测和定位。此系统有两条传感光纤,可有效提高管道监测距离。推导了泄漏信号引起的光信号相位变化表达式;分析了该干涉仪应用于泄漏检测的原理及其泄漏源定位方法,并在分别距两传感光纤末端的法拉第旋转镜为3.990km和4.024 km处进行了泄漏检测实验。管道泄漏实验结果表明,该系统较准确地确定了泄漏源位置且定位误差小于1.05%.     

Sagnac干涉仪与光纤环形激光器

依据相干光学理论,以现代激光干涉侧试技术中的光纤Ｓａｇｎａｃ干涉仪为例,分析和讨论了光纤环形激光器的基本工作原理,并结合其物理原理简要介绍了光纤环形激光器和光纤陀螺（ＦＯＧ）的应用的发展前景。     

基于低双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪的超低温度系数扭曲传感器

研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动.光谱峰值波长随扭曲角度变化符合Sinc函数关系,理论分析与实验相符.传感器灵敏度为1....     

基于低双折射光子晶体光纤Sagnac干涉仪的超低温度系数扭曲传感器

研究了低双折射光子晶体光纤中由光纤扭曲造成的圆双折射效应,并应用Sagnac干涉仪结构设计了扭曲传感器.在Sagnac环中的光子晶体光纤上施加机械压力引入初始线双折射并产生正弦干涉光谱,再扭曲光纤产生圆双折射使干涉光谱随扭曲角度移动.光谱峰值波长随扭曲角度变化符合Sinc函数关系,理论分析与实验相符.传感器灵敏度为1.00 nm/°,分比率为0.01°,并具有超低的温度系数-0.5 pm/℃.     

基于单个光纤光栅的Sagnac干涉仪的理论与实验研究

提出了一种结构新颖的Sagnac干涉仪,分析计算了所含光纤光栅分别为均匀Bragg光栅和线 性啁啾光栅时的透射响应,得到了均匀光栅Sagnac环的解析解,发现含均匀光栅时可得到间隔均匀的通带结构,而含啁啾光纤光栅时只能得到间隔非均匀的通带结构.这两种结构都可 能有应用价值,前者可用在密集波分复用系统中,后者可用在光纤传感领域中.实验制作了 两种通带间隔不同的、通带数分别为8和16的多通带滤波器,实验证实了理论计算得到的结果. 关键词： 光纤光栅 Sagnac干涉仪 光学滤波器     

用于光纤Sagnac干涉仪的全息耦合器

我们利用重铬酸明胶作为全息记录介质,制得了分光比接近1:1,总衍射效率超过60%的双重全息透镜.本文讨论了这种全息透镜作为Sagnac光纤干涉仪的耦合器的优点,并给出了初步的实验结果.本文还推导了倾斜光栅的Q因子,提出了全息光栅的等效Bragg定律,并通过它们设计出所需的全息透镜.     

基于Sagnac干涉仪的光纤非接触式瞬变信号测量技术

基于对Sagnac干涉仪在外界瞬变信号影响下响应特性的理论分析,提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的非接触式测量技术.针对陷波波形的特性,提出了相应的解调技术.实验结果表明,基于Sagnac干涉仪的非接触式测量技术不仅能识别瞬变信号,同时能实现对信号源的良好定位,相对定位准确度达到1.5%.     

偏振态对光纤传感系统检测泄漏点灵敏度的影响

采用一种基于Sagnac干涉仪原理的分布式光纤声学传感系统对长距离管道泄漏进行检测,主要分析和研究了不同的输入偏振态对输出光功率的影响.当信号光场与本振光场的偏转态一致时,可得到高灵敏度接收;当信号光场和本振光场的偏振态正交时,检测不到泄漏信号.在系统长度10.044 km时,测得的零点频率是在20 kHz,根据理论公式计算的泄漏点位置在5 km处,与实际的泄漏点的位置5.022 km处,比较相近,相对误差为0.44%.     

偏振态对分布式光纤泄漏检测系统的影响研究

研制了一种基于Sagnac干涉仪的直线型分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位。分析和研究了该干涉仪的泄漏检测原理、泄漏源定位方法以及光偏振态对传感器性能的影响。当两束光偏振态相同时,系统具有最佳的性能;当两束光正交时,无法实现信号检测。管道泄漏的实验结果表明,该系统能较准确地确定泄漏源位置,且定位误差为0.69%。     

基于分布式光纤传感器的管道安全检测

输油管道在运行时存在着泄漏、堵塞等不安全事件,利用分布式光纤传感器检测管道泄漏、堵塞信号,可以实时检测管道沿途所发生的不安全事件.利用相关性法确定两个测试信号的延时便可计算不安全事件发生的位置.阐述了该检测方法的原理及定位方法,通过理论分析及试验表明该方法可以提高管道不安全测试的定位精度及灵敏度.     

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.     

超低温度系数的光子晶体光纤Sagnac压力传感器

 提出了一种基于光子晶体光纤Sagnac干涉仪的横向压力传感器。使用的光子晶体光纤为低双折射光纤,首先预先在Saganc环中的光子晶体光纤上施加初始压力,使Sagnac干涉仪产生正弦干涉光谱,然后再将被测物体放在光子晶体光纤上,由于被测物体重力的作用,Saganc干涉仪输出的光谱产生移动,实现横向压力传感测量。传感器具有高灵敏度0.529 nm/(N·mm)及超低的温度系数-0.4 pm/℃,其环境温度的影响可以忽略。     

A dual-loop Sagnac interferometer

A new type of all-fibre Sagnac interferometer composed of two loops is proposed and analysed in detail. It can be used with a very long transmission line while maintaining excellent performance characteristics due to the automatic compensation of any birefringence effects in the trunk fibre. Preliminary experiments at 1310~nm wavelength with a 70~km long trunk fibre demonstrated an interference visibility as high as 98%, indicating that this scheme has promising potential applications.     

A Sagnac-Michelson fibre optic interferometer: Signal processing for disturbance localization

We present numerical and experimental results on a new generation fibre optic perimeter sensor based on a Sagnac and Michelson interferometers configuration. In particular, an original signal processing scheme is presented. The sensor can detect a potential intruder and determine its position along a protected zone. We propose a localization method that offers the inherent properties of both interferometers. After demodulation of the signals from both interferometers, the obtained amplitude characteristic of the Sagnac interferometer depends on a position of a disturbance along the interferometer, while amplitude characteristic of the Michelson interferometer does not depend on this position. So, quotient of both demodulated characteristics makes it possible to localize the disturbance. During investigations of a laboratory model of the sensor, it was possible to detect the position of the disturbance with a resolution of about 40 m along the 6-km-long sensor.     

基于Sagnac干涉仪的紫外超短脉冲放大技术

 介绍了一种基于Sagnac干涉仪形式的超短脉冲多路放大技术，能够实现多个激光脉冲的自动复合，并且在理论上能够实现锁相输出。分析了调节偏差对于干涉仪性能的影响，在仔细调节好干涉仪的情况下，起主要限制作用的是放大器介质折射率的随机变化，同时给出了一种利用偏振分束片的多路放大方法及实验结果，将直径为50mm，能量为2~3mJ的脉冲激光放大为最大输出能量为120mJ，稳定运行在100mJ的脉冲。     

Curvature measurement by using low-birefringence photonic crystal fiber based Sagnac loop

An optical fiber curvature sensor with low-birefringence photonic crystal fiber (PCF) based Sagnac loop is demonstrated experimentally. The low-birefringence PCF of about 40 cm long is inserted into Sagnac loop, and a section of it about 155 mm is used as the sensing element. The Sagnac output spectra under different curvatures are measured and analyzed. The results show that the wavelength shift of the transmission dip has a linear relationship with the curvature. The sensitivity of the curvature measurement of − 0.337 nm is achieved in the range of 0-9.92 m^− 1. And the temperature effect of the proposed sensor is also analyzed.     

Tunable dual-wavelength fiber laser based on a single fiber Bragg grating in a Sagnac loop interferometer

We propose a simple dual-wavelength Er-doped fiber laser configuration based on a dual-wavelength fiber Bragg grating written on the splice joint between two different fibers for wavelength-selective filter in the Sagnac loop interferometer. The wavelength separation between the adjacent lasing wavelengths is 1.12 nm and the side-mode suppression ratio (SMSR) is over 55 dB. The output power variation is less than 0.8 dB over a two-minute period. Moreover, the lasing wavelength can be effectively tuned using the thermal heating method.     

一种基于光纤萨尼亚克环的新型传感结构

提出了一种实现全光纤多扰动测量的基于光纤萨尼亚克环的新型传感结构。该传感结构采用新型的双萨尼亚克环结构并用波分复用技术代替了传统的双光源结构，减小了系统损耗，实现了对多扰动的位置的测量。分析了传感原理，推导了数学模型，表明测量误差与解调电路的频率响应有关，并进行了单频和多频扰动的实验研究，实验证明了理论分析的正确性。