基于OTDR的光纤液体泄漏检测的研究

通过应用光时域反射仪（OTDR)测量多模光纤（MMF）反射光强变化,提出一种检测液体泄漏的光纤传感器,并对其进行理论仿真和实验研究。众所周知,OTDR具有小巧、精密、智能化、便于移动的特点,能有效避免常规光纤传感器设备复杂笨重不可以移动的问题。使用一定溶度的氢氟酸（HF）溶液腐蚀多模光纤作为传感部件,易于设计和制作。当多模光纤的纤芯直径减小到一定程度时,将其暴露在空气或待测液体中。裸露的芯层周围介质折射率的变化,将会影响传感区域内光的模场分布,改变透射光的强度,故该结构可以有效检测环境中液体的泄漏。本文设计制作了两个远距离的光纤传感器。第一个传感器仅带有一个光纤传感结构。连接带有传感结构的长光纤和OTDR。设置OTDR的扫描脉宽30ns、扫描时间3min,光源的脉冲信号强度约为15dB、扫描距离5km。以水为检测对象。首先,将传感结构暴露在空气中,OTDR的反射曲线在检测处的损耗为2.893dB。当检测到水时,OTDR的反射曲线的损耗为0.631dB。因此,检测到水时,光损耗减小,反射光强变大。实验结果和仿真结果一致。第二个传感器是有两个传感结构的分布式复用传感器,将其检测两处的环境情况。两个传感结构都能很灵敏的检测出是否存在水,证明了传感器的复用特性。因此,该液体泄漏检测光纤传感器能够广泛应用于工程实践中。     

正八边形双芯光子晶体光纤的温度传感特性

正8边形光子晶体光纤包层结构较正6边形更接近于圆,因此它具有限制损耗低,非线性系数低,色散平坦的优点.设计了一种正8边形双椭圆孔纤芯光子晶体光纤,分析了这种光纤填充高折射率温度系数敏感液体后的温度特性.采用全矢量有限元法和光纤的模式耦合理论研究了温度对其有效折射率、耦合长度、模场分布和限制损耗的影响,计算并分析了具有相同结构参数的正6边形光子晶体光纤在1.55μm低损耗窗口的限制损耗.研究表明,模场分布与温度和波长有关,有效折射率和耦合长度都随着温度升高而减小,限制损耗随温度升高递增.结构一定时,长波长条件下和小椭圆率时具有更好的温度敏感特性;结构不同时,大占空比的光子晶体光纤具有更好的温度敏感特性.在波长1.55μm、相同温度下所设计的正8边形光子晶体光纤与正6边形光子晶体光纤的限制损耗相比大大减小.     

矿井采空区光纤温度监测技术研究

设计一款矿井采空区温度监测系统——分布式光纤测温系统.根据光纤拉曼散射原理,采用光时域反射(OTDR)技术进行采空区温度实时测量.实验结果表明,分布式光纤测温系统结构简单,信号好,安全性高,能够在线实时快速获得采空区的温度场分布,能真实了解采空区温度的变化规律,是采空区温度监测、升温预警、火灾防治等的重要科学依据,为层面采空区的温度监控提供了科学依据.     

OTDR在光纤光缆测试中的应用

OTDR是光纤光缆测试的重要仪表,从事光缆施工和维护的人员正确使用和保养OTDR至关重要。介绍了OTDR的测试原理、特点、使用范围;着重介绍了OTDR可测试的参数及测试方法;特别介绍了其在光纤线路施工、维护中的应用和线路故障点的定位及保养常识。     

单模光纤的接头损耗

对用OTDR测量光纤损耗进行了研究。结果表明，真正的接头损耗应由OTDR双向测试的平均值决定。由于光纤后向散射的变化，OTDR从一个方向测得的单向值并不代表真正的接头损耗，单向值大也不代表接头损耗大，在实际铺设光缆时，单向值高达0．5dB是可以接受的。     

光纤温度传感器在液体温度测量中的应用

分析了在特殊情况下利用光纤温度传感器对液体温度进行检测的方法，该传感器在进行温度检测，其敏感元件部分的折射率随温度变化而变化，因而光能量流发生改变。经过光纤传输及光电变换，可以判断液体的温度。     

浅谈用OTDR进行光缆线路的故障判断和定位

对OTDR故障曲线类型进行了阐述和分析，介绍了光纤线路故障判断和定位的方法．以及用OTDR提高定位精度的要领，以提高线路维护人员利用OTDR仪表判断和处理故障的能力。     

OTDR曲线分析在光纤测试中的应用

本文简单介绍了ODTR的工作原理及功能,并通过OTDR曲线分析详细说明了OTDR在光纤测量中参数的设置技巧。     

OTDR在光纤测试中的应用

本文介绍了OTDR的工作原理,叙述了OTDR在光纤测量中的几点经验和技巧,从而提高了我们的工作效率和处理事件的能力。     

OTDR原理及其应用

介绍了OTDR的测试原理和基于OTDR的分布式光纤传感器的传感原理,总结了它们在各个领域的应用情况,并指出了未来的发展趋势。     

分布式光纤测温技术在电缆温度监测中的应用

分布式光纤测温系统在电力行业电缆温度监测中发挥着重要的作用。本文介绍了光纤拉曼散射测温基本原理和基于光时域反射（OTDR）定位原理。以青岛供电公司二回三相4km长电缆温度监测工程为例,介绍了光缆的选择、系统功能和监测情况。经综合分析,系统温度精度为±1℃,距离定位精度±2m,为电缆温度实时监测和输电安全提供了科学依据。     

油井分布式光纤测温及高温标定实验

在稠油热采中,分布式光纤测温技术与其他传统测温方式相比具有无可比拟的优势。该技术利用光纤拉曼散射原理和光时域反射（OTDR）定位原理为基础。为提高高温环境下的测量精度,在室内模拟井下温度环境进行温度标定实验,采用二次拟合的方法取得了较好的效果。系统温度范围：0-350℃,测温光纤长：0～1900m,测量温度精度：±2℃,距离定位精度：±2m,为油井井下温度测量提供了科学依据。     

基于填充混合液体的六边形光子晶体光纤的温度传感

以填充高热敏系数混合液体的六边形光子晶体光纤为温度传感载体,数值求解了受激布里渊散射的波动耦合方程组,从输出斯托克斯光的脉冲个数和功率解调出整个光纤上的温度分布信息.对比不同结构的光子晶体光纤和混合液体的不同配比,数值计算结果表明受激布里渊散射导致的脉冲时延对温度测量的影响可以忽略不计;当四层空气孔的直径均为0.9Λ,酒精和氯仿的体积比为1∶1时,温度分辨率最高,功率测量设备仅需要达到18.3dB的分辨率,这比传统的通过布里渊频移来解析温度变化在精度上提高了大约160倍.为今后研制更高精度的温度传感设备,提供了一定的理论基础.     

光纤耦合器预拉时熔锥区的热分析

以六轴光纤耦舍机为实验平台,利用热电偶和电位差计测得熔融拉锥时火焰的温度分布,并以此温度场作为温度边界条件,运用有限元方法,对预拉过程的光纤熔融拉锥区温度场进行热瞬态数值分析,得到了温度达到稳定所需的时间(约为10 s),为确定预烧时间提供依据,从而防止由于光纤预热不充分而产生脆断的现象;得到了光纤熔锥区预拉时的温度场分布以及光纤截面温度分布的不均匀性.在火焰区,纤芯的温度低,表层的温度高,温度相差达1.5℃;而在火焰边缘,表层的温度低,纤芯的温度高,温度相差约0.5℃.     

高功率双包层光纤激光器温度分布的数值分析

对高功率光纤激光器热效应问题进行了理论研究,在分析热效应产生原因的基础上,建立了一套双包层光纤激光器稳态温度分布模型,数值模拟了光纤轴向和径向的温度分布,得出了不同的光纤长度、截面半径和制冷条件下光纤端面中心温度随激光输出功率的变化关系.结果表明,单根光纤在输出千瓦级激光情况下对光纤端面附近区域沿轴向制冷将显著降低热效应的影响.     

F-P腔光纤传感器研究

讨论了本研究小组有关F-P腔光纤干涉型传感器多参数测量的研究进展。在单模光纤与薄膜或空气间隙等构成的法布里-珀罗腔结构基础上,分别发展出基于F-P腔干涉和基于F-P腔调制菲涅尔反射的温度、液体和固体折射率光纤传感器。理论分析和实验均证明,温度的变化可转化为干涉光谱波峰或波谷中心波长的偏移测量,通过干涉光谱的条纹反衬度可解调出液体或固体折射率。光纤干涉型传感技术可拓展其它功能,是高端领域传感测量的发展方向。     

多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响

基于模式干涉原理,建立了分析多模光纤包层吸收系数随温度变化对单模-多模-单模(SMS)光纤结构透射光谱影响的理论模型,利用此模型进一步分析了多模光纤包层吸收特性对SMS光纤结构温度特性的影响规律.发现不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化仅对SMS光纤结构透射光谱的传输损耗有影响,并且随着多模光纤包层吸收系数随温度的变化率增大,传输损耗的变化增大;而不同温度下,多模光纤包层的吸收特性变化对SMS光纤结构透射光谱的特征谷位置没有影响.从而得到多模光纤包层吸收特性主要影响基于传输损耗变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性,而对基于特征波长变化解调的各类SMS光纤传感器的温度特性没有影响.     

物理模型试验光纤传感技术测试方法分析

地下工程常处于复杂三向应力状态,立体模型更能真实反映采场围岩应力状态。将传感光纤分别布置于几何尺寸为3 000 mm×200 mm×1 280 mm平面应力模型和3 600 mm×2 000 mm×2 000 mm立体模型中,分析工作面与光纤不同空间位置时模型应变分布规律。结果表明:传感光纤在模型相似材料铺装前应施加轴向预应力,保持光纤处于预拉状态;温度定位法可实现光纤精准空间定位,当试验环境温度变化明显时,需对传感光纤进行温度补偿以消除温度效应引起的应变测量误差;采动岩体应变分布呈现3个阶段:工作面靠近光纤时,超前支承压力引起下位覆岩应变呈负向台阶变化;工作面过光纤时,垮落、离层区岩层断裂下移引起应变曲线正向台阶变化;工作面远离光纤后,采空区重新压实导致光纤处于受压状态,研究结果对岩土工程类立体模型试验监测具有一定借鉴意义。     

一种OTDR信号去噪的新方法

随着光纤传输的高速发展,对光缆线路的维护和管理要求越来越高。特别是在发生光纤故障时,会产生较强的噪声干扰。如何能够准确、快速地进行故障定位,成为保证通信网络畅通运行的关键问题。针对这一问题,提出一种基于通信光缆OTDR信号去噪的新方法。最后通过仿真实验证实,此方法可有效去除OTDR光缆信号中的强噪声,实现光缆断点的准确定位。     

基于DSP技术及互相关算法的光纤液滴传感器

光纤液滴分析技术是通过反映被测液体的液滴生长过程的光纤液滴指纹图,测量被测液体的物理、化学特性.互相关原理被用来对不同液体的光纤液滴指纹图进行对比分析,分析液体性质或判决2种液体的异同,DSP技术的使用提高了互相关运算的速度.基于DSP技术和互相关原理制作了实验室样机,并进行了样品测试.分别利用互相关函数和互相关系数测试了不同浓度的酒精溶液,测试结果显示,互相关函数峰值可以作为一种测量液体浓度的方法,酒精溶液的测量精度达到3.4%,而互相关系数法可以甄别不同浓度的酒精溶液,最小系数在60%以下.