分布式光纤传感

摘要： 为了分析布里渊谱测量时相关因素对布里渊光时域反射计/布里渊光时域分析计(BOTDR/BOTDA)解调误差的影响,首先基于洛伦兹谱形仿真产生了不同参数下的含噪布里渊谱,然后采用基于洛伦兹谱形的最小二乘拟合法计算了不同情况下的布里渊频移误差。计算结果表明:当频率扫描点数固定不变时频率扫描范围不应该选择过大和过小,建议频率扫描范围设置为1.2Δv_(B);当频率扫描范围不变时,布里渊频移误差随频率扫描点数增加而呈指数规律减小;布里渊频移误差随信噪比增加而呈指数规律减小;当频率扫描范围与线宽的比值和频率扫描点数均保持不变时,布里渊频移误差随布里渊线宽增加而近似成正比增大。

摘要： 输电线路风振可能造成线路闪络、断股和金具疲劳损坏等故障,严重影响电力系统的安全稳定运行,准确和实时地监测线路的风振情况对灾害预警、故障排除和状态评估意义重大。为了解决传统风振监测手段维护困难、可靠性低等缺点,提出了一种基于多参量分布式光纤传感的输电线路风振监测装置。首先介绍了分布式光纤传感的基本原理和设备基本结构,然后利用数值仿真的方法分析了舞动和微风振动时线路的振动频率、幅值特征,论证了利用分布式光纤监测风振的可行性。实验证明,该装置能同时监测输电线路沿线各段的风振及线路内部应力变化情况,其60 km内的定位精度为±50 m,舞动及微风振动频率监测误差分别为0.07 Hz和0.01 Hz。该装置为架空输电线路的风振在线监测提供了新方法。

摘要： 针对下部基础变化引起轨道变形缺乏有效监测技术手段的问题,提出了基于分布式光纤的弦测方法对轨道板变形的监测方案。试验研究了传感光缆的力学性能、应变-频移特性、温度-频移特性以及分布式传感监测技术中的空间分辨率、可信监测点等关键参数的选取方法,并通过实尺模拟试验进行验证。结果表明:空间分辨率越高,则脉冲光的信噪比越低,抗干扰能力相对越差;该监测方案可在轨道板多种变形工况下实现变形位置的定位;各工况下轨道板位移测量值和真实值的误差在-1.5~1.5 mm内的占比平均达93.57%,关键参数设置可靠,监测方案可行。

摘要： 随着电力配电系统结构复杂化、规模化以及智能化趋势的不断显现,传统电力通信线路维护工作中存在的定位不准确、维护成本高以及基础工作量大等问题也在不断凸显,在很大程度上制约着电力行业的服务水平和盈利能力,因此,如何提升电力通信线路的自动化、智能化水平,成为了广大企业领导人共同关注的问题。文章在参考前人研究成果的基础上,结合笔者多年工作经验,论述了将分布式光纤传感技术应用于电力通信线路维护工作的可行性与效益性。现将相关研究结果总结于下文,以供参考。

摘要： 针对高铁周界异物入侵监测和预警需求,提出了一种融合分布式光纤传感技术、视频联动技术和智能识别技术的分布式、多维度高铁周界异物入侵感知与识别系统。通过使用布里渊光时域分析(BOTDA)技术进行应变监测以及相位光时域反射(Φ-OTDR)技术进行振动监测,可有效捕捉异物入侵事件。同时使用人工神经网络(ANN)对报警信号进行大数据分析,可降低系统误报率。该系统的应用能够大幅提高高铁运营安全预警完备率和应急响应效率,具有重大社会价值。

摘要： 分布式光纤声波传感被认为是现有油气资源勘探中最有应用前景的技术,但传统光纤分布式地震勘探利用的光纤本征瑞利散射存在强度随机涨落、偏振衰落等问题,导致解调声场不稳定,系统噪声较高。利用在光纤中插入大量反射率不足1/1000的全同弱光栅阵列替代瑞利散射,使后向光稳定性显著增强,并采用相位载波解调实现了光纤分布式声波传感(distributed fiber acoustic sensor,DAS)系统噪声的压制。实验室测试结果表明,基于全同弱光栅阵列相位载波解调的DAS系统频响范围可达0.1~320.0Hz,本底噪声平均约为50μrad/√Hz,满足了地震检波的需求。现场井中VSP地震资料采集实验表明,全同弱光栅阵列采集到的地震数据信噪比约为传统单模光纤分布式采集数据信噪比的2.5~3.0倍,VSP资料质量有显著提升,为下一代新型光纤分布式地震勘探技术提供了一种有效解决方案。

摘要： 为了提高基于抛物线拟合的布里渊频移提取准确性,文章采用Savitzky-Golay滤波对含噪布里渊谱进行滤波得到比较准确的布里渊频移后,从未滤波布里渊谱中选择对称的部分,然后采用抛物线拟合提取布里渊频移。由于文章所提方法能得到对称程度较高的布里渊谱,且计算耗时增加不多,因此改进的抛物线拟合方法可以在保证实时性的基础上显著提高布里渊频移提取的准确性。文章采用了原始抛物线拟合方法、基于伪Voigt模型的拟合方法和改进的抛物线拟合方法来计算光纤沿线的布里渊频移,结果表明,改进的抛物线拟合方法计算时间要长于原始抛物线拟合方法,但仅为基于伪Voigt模型拟合方法的1/37~1/28,且布里渊频移计算准确性与后者相似。基于文章所提算法有望实现光纤沿线温度和应变的快速感知。

摘要： 以光力时域分析传感器为例,实验研究了非线性效应对前向受激布里渊散射分布式传感的影响,并给出了优化过程.前向受激布里渊散射的产生由于增益系数低,需要较高的脉冲功率(W级)进行激发,由于读取脉冲光与散射光同向传输特性,高功率脉冲将诱发前向受激布里渊散射传感系统中各种非线性效应.借鉴前人激活-读取分离技术,可有效避免激活脉冲非线性效应的影响,然而读取脉冲非线性效应对传感性能仍存在直接影响.基于此,本文研究了不同读取脉冲功率条件下,非线性效应对前向受激布里渊散射传感性能的影响及其物理机理;具体展示了~4.7 km标准单模光纤中,一、二阶散射边带随读取脉冲功率的演化过程,最终找到了优化区间,得到较为完美的本地增益谱,并且延长了传感距离.

摘要： 针对清管器跟踪定位设备无法实时连续跟踪的问题,将与油气管道伴行的通信光缆作为振动传感器,接入分布式光纤测振系统,实现清管器工作过程中的跟踪定位。清管器经过管道焊接缝隙时会发生撞击产生强烈振动波,通过采集和识别此种特殊的振动信号,经过时域和空域的分析,实现清管器实时跟踪定位。现场实验证明该技术可以有效进行清管器的实时跟踪定位,具有很高的工程应用价值。

摘要： 针对布里渊光时域反射仪(BOTDR)系统信噪比低的问题,利用三维布里渊增益谱(3D-BGS)内部存在的相似性及冗余性,提出基于稀疏表示的BOTDR信噪比提升算法。通过分析稀疏表示基本原理和3D-BGS的空间域相似性,可知随机噪声能够在稀疏重构过程中作为残差被丢弃,阐明了降噪算法的可行性。利用离散余弦变换(DCT)构建初始字典,同时采用K-奇异值分解(K-SVD)和正交匹配追踪(OMP)算法进行字典及系数矩阵更新,进而实现三维布里渊增益谱(3D-BGS)的重构和降噪。仿真结果分析表明,当添加10 dBm高斯白噪声时,信噪比提升了5.26 dB。研究证明,稀疏表示算法为应用图像处理方法提高BOTDR系统信噪比供了新的思路及理论依据。

摘要： 以太阳背斜3D DAS-VSP项目为例,介绍了DAS系统在3D VSP中的采集效果和DAS-VSP资料处理中的提高信噪比技术.通过分布式光纤传感仪器观测,得到了较理想的3D DAS-VSP资料.经过道组合提高信噪比处理后的DAS-VSP资料与常规检波器资料对比分析,两者品质相当,并且DAS资料具有更高密度的优势,成像精度比常规检波器资料更高,显示了DAS-VSP技术在油气田勘探开发中的具有良好的应用前景.

摘要： 为了提高长距离输油管道对泄漏和异常扰动事件的监测和管理水平,用分布式光纤温度和振动传感系统在国内某输油管道上进行了挂网试验,并模拟了输油管道的泄漏、异常扰动事件.试验结果表明:分布式光纤传感技术对长距离输油管道的泄漏和异常扰动事件可以进行分布式监测和定位,而且系统具有灵敏度高、环境适应性强、布设简单和维护方便等优点,具有较好的市场应用前景.

摘要： 光纤传感技术伴随着光纤及光通信技术的发展而逐步形成的,以光波为载体、光纤为媒质,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术.分布式光纤传感技术具有抗电磁干扰、防腐蚀、精度高、灵敏性高、自动化程度高等优点,已在煤矿安全中逐渐得到应用.

摘要： 传统输电线路覆冰监测设备存在供电不足、监测面有限、电磁干扰严重等问题,不能满足覆冰监测需求.基于此,本文研究基于分布式光纤传感的输电线路覆冰在线监测技术.首先对缆线的热力学状态进行分析,发现覆冰段缆线与非覆冰段相比温度变化迟缓,可以根据一段时间内缆线温度变化情况判断是否覆冰;随后,本文推导了等值覆冰厚度换算公式,并进行了试验验证,结果良好;结合实际应用场景,提出基于光信号的杆塔定位技术和根据接续盒温度信息解耦的方法;此外,本文提出基于支持向量回归的应变提取算法,可以捕捉14.8％RTS以上的微应变.在上述研究的基础上,研制基于布里渊散射的分布式输电线路覆冰在线监测系统,并在云南运行,温度监测精度在±2°C以内,监测范围75km,覆冰厚度监测精度±10％以内.

摘要： 相比桥梁和建筑结构,盾构隧道结构的薄弱环节不显著,难以实施有效的全面监测.为此,本文引入先进的分布式光纤传感技术,并以此为核心技术建立了盾构隧道结构健康监测系统.首先,通过调查比较发现,分布式光纤传感技术可直接或间接监测除耐久性外的盾构隧道结构主要关键指标.基于分布式光纤传感技术建立盾构隧道的结构健康监测系统,包括光纤传感硬件系统、数据采集、存储与预处理系统、结构评估系统和评估报告发布系统.基于分布式光纤传感的优势,本系统具有广阔的应用前景.

摘要： 地铁隧道在其服役的过程中，结构的变形不断发生，严重时将会引发地铁安全事故，因此地铁隧道的安全监测至关重要．长期以来，地铁的监测内容主要有水平位移、垂直位移和结构收敛等等，传统的监测手段。本文以分布式光纤传感技术为基础,提出一种由应变到变形转换的位移监测模型,通过对解调仪采集得到的应变数据进行处理,得到了结构的变形值,从而实现了利用光纤技术从应变监测到结构变形值监测的跨越.通过与实测变形值的对比研究,分析发现在结构形变较小的位置,其绝对偏差小于1MM,而在受到集中荷载的位置,其相对偏差小于10％,这验证了本文提出的由应变到变形转换的位移监测模型是可靠有效的.通过理论分析与试验研究,得出了一些有益的结论,这对以后的理论研究与实际应用具有一定的参考价值.

摘要： 本文对基于分布式光纤传感的分布式温度监测技术及其在特殊山区公路中的应用展开了实验研究.分析了公路山体防护墙健康监测的主要内容,介绍了分布式光纤传感技术的工作原理及使用现状;探讨了分布式光纤传感技术在中国公路山体防护墙渗流和形变中的应用;指出了分布式光纤传感技术在混凝土公路山体防护墙使用中存在的问题,并给出了新的公路山体防护墙长期安全监测系统设计建议.

摘要： 随着经济技术的发展,我国已进入大型基础设施的大规模建设阶段,实际应用中需要监测这些长距离基础设施的健康状态,管道的泄漏,材料的断裂都伴随振动事件的发生,其振动频率范围可高达兆赫兹数量级.本文针对相位敏感型光时域反射计(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)的光纤分布式振动传感中存在的问题,以长距离分布式振动监测中实现宽频率响应和高空间分辨率为目标展开研究,提出了几种有效拓宽分布式振动传感系统频率响应的方法.

摘要： 随着经济技术的发展,我国已进入大型基础设施的大规模建设阶段,实际应用中需要监测这些长距离基础设施的健康状态,管道的泄漏,材料的断裂都伴随振动事件的发生,其振动频率范围可高达兆赫兹数量级.本文针对相位敏感型光时域反射计(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)的光纤分布式振动传感中存在的问题,以长距离分布式振动监测中实现宽频率响应和高空间分辨率为目标展开研究,提出了几种有效拓宽分布式振动传感系统频率响应的方法.

摘要： 随着经济技术的发展,我国已进入大型基础设施的大规模建设阶段,实际应用中需要监测这些长距离基础设施的健康状态,管道的泄漏,材料的断裂都伴随振动事件的发生,其振动频率范围可高达兆赫兹数量级.本文针对相位敏感型光时域反射计(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)的光纤分布式振动传感中存在的问题,以长距离分布式振动监测中实现宽频率响应和高空间分辨率为目标展开研究,提出了几种有效拓宽分布式振动传感系统频率响应的方法.

摘要： 一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统，由以下几个部分组成：信号处理系统、声光报警系统、供电系统;信号处理系统包含测温主机和控制计算机，测温主机即分布式光纤温度传感器，用于实现信号的采集、放大和转换；控制计算机包含专用测试控制软件，主要实现数据的处理、显示、功能控制能；声光报警系统实现指示功能，当结果满足设定条件时，能够产生相应的报警声和光信号；包含消音、复位和自检功能；供电系统包含主电、消防电源与蓄电池，消防电源可实现主、备电的自动切换，并具备供电异常报警功能；同时该部分还具有防雷击和电流过保护功能。系统有多个测温通道，可根据不同的需求进行扩展。

摘要： 一种分布式传感光纤，其特征是分布式传感光纤是在一根普通单模光纤上刻写上千个超低反射率的光纤光栅，使得普通单模光纤与光纤光栅成为一体，光纤光栅的反射率R设定在0.1%‑1%，有效降低了多径反射。一种光强分布式解调系统，它包括分布式反馈半导体激光器、声光调制器、环形器、耦合器、分布式传感光纤、光电探测器和光强解调装置；分布式反馈半导体激光器发出连续激光进入到声光调制器，被调制为脉宽为W的脉冲激光，脉冲激光进入到环形器依次遍历分布式传感光纤上的第一光栅、第二光栅、第三光栅，一直到第N光栅，反射光从环形器的C3端进入非平衡干涉仪进行干涉，非平衡干涉仪输出的干涉光进入到光电探测器，光电探测器输出电信号至光强解调装置。

摘要： 一种基于分布式光纤温度传感器的分布式光纤感温探测系统，由以下几个部分组成：信号处理系统、声光报警系统、供电系统;信号处理系统包含测温主机和控制计算机，测温主机即分布式光纤温度传感器，用于实现信号的采集、放大和转换；控制计算机包含专用测试控制软件，主要实现数据的处理、显示、功能控制能；声光报警系统实现指示功能，当结果满足设定条件时，能够产生相应的报警声和光信号；包含消音、复位和自检功能；供电系统包含主电、消防电源与蓄电池，消防电源可实现主、备电的自动切换，并具备供电异常报警功能；同时该部分还具有防雷击和电流过保护功能。系统有多个测温通道，可根据不同的需求进行扩展。

摘要： 基于拉曼效应的分布式放大器，该系统包括一个或多个不同波长的泵浦激光器(5)并且结合了数量可变的光纤反射镜(6)。这些元件在光纤传感器(4)或测量对象内引发了以虚拟透明模式传播传感器或测量装置信号所需的条件，提高了传感器和测量装置信号的信噪比，提高了动态范围并将传感器和测量装置的范围增加了250km。

摘要： 本实用新型涉及油田开采技术领域，为解决现有技术的光纤温度传感系统改变距离分辨率的过程复杂的技术问题，本实用新型提供一种光纤分布式温度传感器和光纤分布式测温系统，包括传感器载体、传感光纤和传输光纤；所述传感器载体上设置有光纤槽位，所述传感光纤环绕设置于所述光纤槽位内；所述传输光纤的一端与所述传感光纤相连，所述传输光纤的另一端用于与测温硬件系统相连。本申请的光纤分布式温度传感器能够实现灵活的对距离分辨率进行调节，调节过程简单，可靠性高，并且能够具有较高的距离分辨率。

摘要： 一种分布式传感光纤，其特征是分布式传感光纤是在一根普通单模光纤上刻写上千个超低反射率的光纤光栅，使得普通单模光纤与光纤光栅成为一体，光纤光栅的反射率R设定在0.1%-1%，有效降低了多径反射。一种光强分布式解调系统，它包括分布式反馈半导体激光器、声光调制器、环形器、耦合器、分布式传感光纤、光电探测器和光强解调装置；分布式反馈半导体激光器发出连续激光进入到声光调制器，被调制为脉宽为W的脉冲激光，脉冲激光进入到环形器依次遍历分布式传感光纤上的第一光栅、第二光栅、第三光栅，一直到第N光栅，反射光从环形器的C

摘要： 本发明提供了一种分布式光纤带及分布式光纤传感管网监测装置，涉及管网监控技术领域。分布式光纤带包括：外护套、包覆层、填充物、温度感测光纤和振动监测光纤，外护套的内部设有至少一层填充物，每层填充物中埋有相互不接触的至少一根温度感测光纤和至少一根振动监测光纤，每层填充物的外围设有包覆层；填充物为与空气或水接触会释放热量的物质。本发明还涉及分布式光纤传感管网监测装置，光纤带采用分层结构，结合有特殊检测功能的填充物，监测装置能监测到管线是否受到外力破损，迅速准确的判断出发生故障的实际位置和灾害程度，很大程度提高了管线监测的可靠性和及时性，解决了现有技术中难以实现实时监测管线破损准确定位的问题。

摘要： 本发明公开了一种分布式光纤带及分布式光纤传感管网监测装置，分布式光纤传感管网监测装置包括分布式光纤带、相干激光器、光检测器、布里渊时域反射计以及服务器，分布式光纤带包括外层保护套、内层保护套、定位弧、固定条、星形架、固定套以及抗弯折螺旋线，所述定位弧内设有振动监测光纤，所述固定套内设有温度感测光纤。本发明属于管网监控技术领域，具体是提供了一种方便其他相关线路布置，光纤不易过度折弯受损，弯折幅度降低，温度检测更灵敏的分布式光纤带及分布式光纤传感管网监测装置。

摘要： 本发明提供了一种分布式光纤带及分布式光纤传感管网监测装置，涉及管网监控技术领域。分布式光纤带包括：外护套、包覆层、填充物、温度感测光纤和振动监测光纤，外护套的内部设有至少一层填充物，每层填充物中埋有相互不接触的至少一根温度感测光纤和至少一根振动监测光纤，每层填充物的外围设有包覆层；填充物为与空气或水接触会释放热量的物质。本发明还涉及分布式光纤传感管网监测装置，光纤带采用分层结构，结合有特殊检测功能的填充物，监测装置能监测到管线是否受到外力破损，迅速准确的判断出发生故障的实际位置和灾害程度，很大程度提高了管线监测的可靠性和及时性，解决了现有技术中难以实现实时监测管线破损准确定位的问题。

摘要： 本实用新型提供了一种分布式光纤带及分布式光纤传感管网监测装置，涉及管网监控技术领域。分布式光纤带包括：外护套、包覆层、填充物、温度感测光纤和振动监测光纤，外护套的内部设有至少一层填充物，每层填充物中埋有相互不接触的至少一根温度感测光纤和至少一根振动监测光纤，每层填充物的外围设有包覆层；填充物为与空气或水接触会释放热量的物质。本实用新型还涉及分布式光纤传感管网监测装置，光纤带采用分层结构，结合有特殊检测功能的填充物，监测装置能监测到管线是否受到外力破损，迅速准确的判断出发生故障的实际位置和灾害程度，很大程度提高了管线监测的可靠性和及时性，解决了现有技术中难以实现实时监测管线破损准确定位的问题。