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关于反射计水泵光纤原理

ca88手机版与传统的OTDR结构相同,但O-OTDR是采用高度相干的光源调制产生脉冲光,从光纤的一端注入,在脉冲宽度区域内散射回来的光发生干涉作用,并利用光电探测器接收后向瑞利散射光。与传统OTDR系统的定位原理一样,结合脉冲光的发射时间以及散射光的接收时间,O-OTDR系统就可以准确的定位出光纤发生扰动的位置(测量精度主要是由脉冲宽度决定)。当外界入侵扰动发生在光纤某个位置时,相应位置的折射率会发生变化,从而引起相位的变化,即导致后向瑞利散射的光强发生改变。通过相关的数据处理,将扰动时的曲线与无扰动时的曲线作差值,即可定位出发生扰动的具体位置;并结合大量数据的案例分析,可实现对入侵扰动信号的模式识别。


从改善光学系统的角度,通过增强脉冲光的入纤功率提高SNR。常用的方式有两种:一种是增加脉冲光的脉冲宽度,其脉冲宽度越宽,入纤光功率就越大,但是会牺牲系统的空间分辨率,降低测量精度。另一种方式是提高光源的输出光功率或采用分立式/分布式放大技术:窄线宽且高功率的激光器成本昂贵,且过大的入纤脉冲光功率易造成不利的非线性效应产生,影响O-OTDR系统的传感性能;采用分布式放大技术(拉曼放大或者是布里渊放大),有利于提高脉冲光的功率,实现更长距离的光纤传感。同时,可以采用平衡探测或者外差探测技术替代传统的直接检测,降低噪声,提高信噪比。


从信号处理过程的角度,将采集到的数据进行累加平均削弱随机噪声,提高系统的信噪比。累加平均包含软件累加平均和硬件累加平均两种方式:软件累加平均是通过编写软件完成的,但是累加次数增多会影响系统的响应频率降低,同时延长系统的传感时间,影响实时监测入侵信号的性能,降低灵敏度。因此,采用的软件累加平均次数一般为16〜64次;而硬件累加平均则一般是由数据采集卡自带的累加器完成的。另外还有如光源在频域上的稳定性、调制器模块的消光比、探测器的动态范围值和噪声特性等因素也能对系统信噪比产生影响。


ca88手机版厂降低脉冲光的重复频率,可以延长系统的最大传感距离。然而,实际上传感距离主要由光纤中脉冲信号强度所决定,即使设置很低的重复频率,当光纤尾端信号很弱信噪比很低时,系统也无法实现有效传感。近年来,多种光放大技术及探测技术相继被提出,不断提高系统性噪比,实现了真正意义上传感距离的延伸。


光放大技术可以用来补偿信号光在光纤中的传输损耗,延长信号光在光纤中的有效传输距离。常用的放大技术主要分为两大类——集中式放大和分布式放大:集中式放大技术主要包括掺铒光纤放大(EDFA)技术,半导体光放大(SOA)技术等;分布式放大技术包括光纤拉曼放大(FRA)技术、光纤布里渊放大(FBA)技术及新型的基于随机分布反馈光纤激光器(RDFB-FL)泵浦的二阶拉曼放大技术。光放大技术为实现长距离的分布式光纤传感系统奠定了基础。


EDFA主要由泵浦激励源(pump)、隔离器(isolator)、波分复用器(WDM)、掺铒光纤(EDF)、滤波器等(filter)组成,按照内部泵浦方向的不同,可分为三种基本结构:前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦,前向泵浦是指泵浦光和信号光从EDF的同一端注入的结构;后向泵浦是指泵浦光和信号光分别从EDF的两端注入的结构,也叫背向泵浦;双向ca88手机版泵浦则是指信号光从EDF的一端注入,而泵浦光分别从EDF两端同时注入的结构,也称为多级泵浦。按照应用功能的不同,EDFA又可分为:发射端功率增强器、前置放大器、在线放大器、分配补偿放大器。

由于EDFA具有噪声小、增益高、耦合损耗低、频带宽,偏振不敏感等特点,在光纤通信领域获得了极为广泛的应用,推动了光纤通信技术的发展。EDFA作为一种集中式放大技术,在传感光纤前端会积累很强的光功率,然而随着距离的延伸,光功率会逐渐下降,因此在实现无中继长距离分布式光纤传感系统的应用上会受到一定的限制。


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点击次数:  更新时间:2018-03-28 09:31:31  【打印此页】  【关闭