基于長(zhǎng)距離分布式光纖傳感技術(shù)分析

周特高，劉梓涵

（廣州市紫晶通信科技有限公司，廣州 510000）

由于分布式光纖傳感技術(shù)無(wú)需在光纖上制作傳感器，這種傳感光纖能夠?qū)鞲信c傳輸融為一體，可以在遠(yuǎn)距離，大范圍內(nèi)實(shí)施光纖傳感感與組網(wǎng)，并且能夠連續(xù)的感知光纖傳輸路徑上的美一點(diǎn)的溫度與應(yīng)變等各種變化信息，單根光纖上能夠，獲取數(shù)萬(wàn)點(diǎn)傳感信息，在長(zhǎng)距離的連續(xù)傳感方面有著非常重要的影響，而且分布式傳感技術(shù)在石油電力，大型結(jié)構(gòu)及安防等各種安全監(jiān)控領(lǐng)域有著，廣泛的運(yùn)用，所以針對(duì)分布式光纖傳感技術(shù)進(jìn)行相關(guān)研究，對(duì)其基礎(chǔ)與應(yīng)用進(jìn)行分析，能夠有效的促進(jìn)光纖傳感的發(fā)展。

1 布里淵光時(shí)域分析

光纖中的非線性散射效應(yīng)布里淵散射，由于其散射與入射光有一定的頻率差，所以被稱為布里淵頻移，布里淵平移的數(shù)據(jù)大小與溫度和應(yīng)變有著線性的對(duì)應(yīng)關(guān)系。所以要對(duì)分布式光纖的布里淵進(jìn)行研究，就可以得到溫度或應(yīng)力的變化。作為光纖傳感中的典型技術(shù)布里淵光時(shí)域分析，是在受激布里淵散射基礎(chǔ)上形成。這種技術(shù)能夠有效的對(duì)空間分辨率，測(cè)量時(shí)間及測(cè)量距離進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)。使得布里淵光時(shí)，技術(shù)在大型基礎(chǔ)設(shè)施的檢測(cè)當(dāng)中得到了有效的運(yùn)用，可以通過(guò)這種技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的健康及溫度進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。隨著科技的不斷發(fā)展，人們對(duì)相關(guān)技術(shù)的不斷研究，逐漸實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離分布式的布里淵光纖傳感，并不斷地將其距離進(jìn)行延長(zhǎng)。

1.1 環(huán)形腔隨機(jī)光纖激光放大的布里淵時(shí)域分析

一般情況在超長(zhǎng)光纖激光器抽運(yùn)的分布式拉曼式放大是線型腔結(jié)構(gòu)，但通過(guò)環(huán)形腔結(jié)構(gòu)也能夠?qū)崿F(xiàn)分布式拉曼放大。通過(guò)合理的系統(tǒng)設(shè)置，有效地降低抽運(yùn)探測(cè)相對(duì)強(qiáng)度的噪音，并且不斷提升系統(tǒng)末端高性噪比的范圍。

1.2 基于隨機(jī)光纖激光與低噪音激光二極管混合放大的布里淵時(shí)域分析技術(shù)

基于單一的RFL抽運(yùn)的前向分布式拉曼放大技術(shù)具有較低的噪音指數(shù)，可以用于遠(yuǎn)距離分布式的傳感，但是由于隨機(jī)激光產(chǎn)生是由瑞利散射提供分布式的反饋，而標(biāo)準(zhǔn)的系數(shù)非常低，所以在方案運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)許多的問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，可以采用隨機(jī)光纖激光二階抽運(yùn)與低噪聲激光二極管一階抽運(yùn)的混合分布式拉曼放大方案。融合各種方案的優(yōu)勢(shì)，提升整體系統(tǒng)的信噪比。

2 相位敏感型光時(shí)域分析儀

相位敏感型光時(shí)域分析儀隨著分布式光纖傳感器技術(shù)的不斷創(chuàng)新，在石油交通等許多領(lǐng)域的振動(dòng)測(cè)量中都得到了良好的運(yùn)用，并且能夠解決瑞麗散射的為調(diào)解問(wèn)題，具有長(zhǎng)距離分布式聲波測(cè)量的能力。通過(guò)對(duì)基于雙向一階拉曼放大的相位敏感型光時(shí)域分析儀與基于分區(qū)型混合放大的相位敏感型光時(shí)域分析儀進(jìn)行了研究。能夠有效的提高傳感的長(zhǎng)距離、高空間分辨率、高靈敏度等特性，并且能夠使相位敏感型光時(shí)域反射儀在長(zhǎng)距離管道安全監(jiān)測(cè)得到有效的運(yùn)用。

3 長(zhǎng)距離分布式光纖傳感系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 列車的定位與測(cè)速系統(tǒng)

相位敏感型光時(shí)域分析儀可以用于列車的定位與測(cè)速系統(tǒng)，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)長(zhǎng)距離進(jìn)行測(cè)量，并且實(shí)施性保持良好，而且有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。列車不同站點(diǎn)間距離較長(zhǎng)，而且由于自然現(xiàn)象影響等原因，在極端天氣的影響下，測(cè)量結(jié)果更加有效，能夠?qū)崿F(xiàn)高速動(dòng)態(tài)振動(dòng)測(cè)量的特性，通過(guò)實(shí)時(shí)列車運(yùn)動(dòng)曲線，能夠?qū)α熊嚨膶?shí)時(shí)速度進(jìn)行計(jì)算，使定位測(cè)速的精準(zhǔn)度較高?？梢杂行У乇苊廛壍离娐烦霈F(xiàn)相關(guān)調(diào)度事故，為軌道交通安全的發(fā)展提供相關(guān)幫助。

3.2 石油管道安全監(jiān)測(cè)方面

分布式聲波傳感技術(shù)可以運(yùn)用在石油管道安全監(jiān)測(cè)方面，它能夠有效的防止第三方干擾，并且能夠?qū)π滦投鄠€(gè)模式的管道泄露有效的探測(cè)。在長(zhǎng)距離管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面有著特殊的優(yōu)越性，并且能夠?qū)κ凸艿腊踩O(jiān)測(cè)中心動(dòng)作進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，還能夠有效的屏蔽由人類走動(dòng)或車輛移動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)干擾。分布式聲波傳感技術(shù)可以通過(guò)增壓站點(diǎn)的通信光纜進(jìn)行接入，能夠?qū)﹂L(zhǎng)距離石油管道的入侵進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，避免石油產(chǎn)品的損耗減少，相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失，保護(hù)石油管道的使用，對(duì)長(zhǎng)距離的石油管道安全監(jiān)測(cè)有著很大的幫助。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章針對(duì)長(zhǎng)距離，布里淵光時(shí)域分析儀及相位敏感型光時(shí)域反射儀的相關(guān)研究進(jìn)行了分析，并且對(duì)于長(zhǎng)距離分布式光纖傳感系統(tǒng)的運(yùn)用進(jìn)行了研究，這種系統(tǒng)可以運(yùn)用在列車的長(zhǎng)距離定位與測(cè)速方面，也可以對(duì)長(zhǎng)距離石油管道的安全進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，長(zhǎng)距離分布式光纖傳感系統(tǒng)，在許多領(lǐng)域都能夠得到廣泛的運(yùn)用。