布里淵光時(shí)域分析（BOTDA）系統(tǒng)中,不同的脈沖寬度對(duì)應(yīng)不同的空間分辨率,但不同脈沖寬度下的布里淵信號(hào)會(huì)重疊在同一位置。首次對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析,并基于該現(xiàn)象提出了一種新的布里淵光時(shí)域定位技術(shù)。通過(guò)正反兩次測(cè)量對(duì)應(yīng)變或溫度段的端點(diǎn)進(jìn)行定位,無(wú)需降低脈沖寬度就能提高空間分辨率,克服了泵浦脈沖寬度對(duì)空間分辨率的限制。實(shí)驗(yàn)在24711 m的光纖上分布使用20～100 ns的脈沖均實(shí)現(xiàn)了1 m應(yīng)變段的定位,并通過(guò)雙峰洛倫茨擬合測(cè)得其應(yīng)變?yōu)?880με,其應(yīng)變測(cè)量不確定度為36με。該技術(shù)相比于其它BOTDA定位技術(shù),無(wú)需通過(guò)降低脈沖寬度來(lái)提高空間分辨率,操作簡(jiǎn)單有效,將在分布式傳感領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 

【文章來(lái)源】：光散射學(xué)報(bào). 2020,32(03)

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【部分圖文】：

BOTDA系統(tǒng)中布里淵信號(hào)產(chǎn)生原理

圖1 BOTDA系統(tǒng)中布里淵信號(hào)產(chǎn)生原理接下來(lái)根據(jù)劃分疊加的理論,可以依次推導(dǎo)出其他脈寬下各采樣點(diǎn)的布里淵信號(hào)強(qiáng)度。這里推導(dǎo)模型中以90 ns為例,90 ns脈沖情況下,每個(gè)采樣點(diǎn)的能量強(qiáng)度對(duì)應(yīng)9 m光纖對(duì)應(yīng)的布里淵信號(hào)強(qiáng)度,根據(jù)前面的假設(shè)知道交互經(jīng)歷1 m時(shí)的能量強(qiáng)度,可以依次推導(dǎo)出90 ns下各個(gè)采樣點(diǎn)能量強(qiáng)度,具體過(guò)程如圖2中所示。

類(lèi)似地,可以得出其他脈寬下(30 ns、50 ns、70 ns)每個(gè)采樣點(diǎn)的布里淵信號(hào)強(qiáng)度。將其進(jìn)行歸一化后,畫(huà)出每個(gè)脈沖下的布里淵增益曲線。如圖3所示。從圖中可以看出,雖然空間分辨率不同(10 ns、30 ns、50 ns、70 ns、90 ns的空間分辨率分別為1 m、3 m、5 m、7 m、9 m),但每條增益曲線波動(dòng)的右側(cè)完全重合。因此,對(duì)于相同的應(yīng)變(溫度)事件,不管采用多寬的泵浦脈沖進(jìn)行探測(cè),其布里淵信號(hào)在空間域的一個(gè)端點(diǎn)都保持不變(該點(diǎn)位于探測(cè)光入射端)�；谠撎匦�,如果將泵浦光與探測(cè)光反向,則會(huì)得到該事件的另一個(gè)端點(diǎn)。由這兩個(gè)端點(diǎn)即可對(duì)事件進(jìn)行定位。圖4 擾動(dòng)探測(cè)工作原理;紅線:起始點(diǎn)的探測(cè),綠線:截止點(diǎn)的探測(cè)


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