分布式光纤传感系统介绍26页PPT

分布式光纤传感系统介绍

分布式光纤传感系统的关键技术’2
•
光纤传感技术及传感器封装技术
通过光纤传感光路的设计，实现光信号的稳定性和信号解调的可靠性，并设计合理的封装结构保证光纤传感不受环境变化的影响，提高传感系统的可靠性，要解决以下问题：
―
选择合理搭配的光学器件，降低光学损耗和色散。
―
―
设计合理的光路结构，实现合理的光学解调方案，并保证光学系统工作的可靠性。
• 分组计划
按工作任务分成四个小组 – 激光光源驱动电路设计组：光源设计 – 光纤传感链路及传感器封装设计组：光路设计 – 光电转换与信号采集电路设计组，含A/D转换与数据存储：信号采集 – 数字信号处理与信号解调组：信号处理 – 系统主机结构设计：信号采集组负责
分布式光纤传感系统的研究计划’2
• 任务计划（光源设计组与信号采集组）
– 完成设计指标分析 – 完成电路设计原理分析与成本核算 – 完成电路原理图设计与分析 – 完成电路PCB和系统机械结构的设计与分析 – 完成PCBA和系统机械件的加工 – 完成PCBA的调试 – 参与系统调试与系统优化
分布式光纤传感系统的研究计划’3
• 任务计划’2（光路设计组）
分布式光纤传感系统的关键技术’5
― A/D转换的精度； ― A/D转换的参考电源的稳定性； ― 采集数据的存储与传输速率。
1、每完成一次完整的测试，要对5千个点做2 个（stokes和 anti-stokes）采样，每个点要采样20万次，因此，一次测试完成后的数据量为： N＝2 ×5 ×103 ×2 × 105=2G(字节）＝16G（比特） 2、数据传输要求在20s的时间内完成数据传输和处理，则要求的数据传输为： V=N/20=16G/20=800 (Mbps)

《光纤传感器》PPT课件

光导纤维的主要参数

1. 数值孔径（NA）
2. 光纤模式
3. 传播损耗
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1. 数值孔径（NA）
2 NA sin i n12 n2

反映纤芯接收光量的多少，标志光纤接收性能。
意义：无论光源发射功率有多大，只有 2θi 张角之内的光功率能被光纤接受传播。
差动式膜片反射型光纤压力传感器
1．输出光纤
2．输入光纤
3．输出光纤
4．胶
5．膜片
I 2 1 Ap A―常数；两束输出光的光强之比 I 1 1 Ap p―待测量压力
输出光强比I2/I1与膜片的反射率、光源强度等因素均无关
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将上式两边取对数，在满足(Ap)2≤1时，得到
传感器的固有频率可表示为
2.56t gE fr p 2 2 R 3 (1 )
式中, ρ――膜片材料的密度； g――重力加速度。结构简单、体积小、使用方便，光源不够稳定或长期使用后膜片的反射率有所下降，
其精度就要受到影响。
返
回
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The most commonly used type of fiberoptic sensor is an intensity sensor, where light intensity is modulated by an external stimulus
光纤传感器强度调制
非干涉型
光纤传感器偏振调制
光纤传感器频率调制
注：MM——多模光纤；SM——单模光纤；PM——偏振保持光纤
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分布式光纤传感器ppt课件

Presents the real time event data to the operator in a clear and intuitive manner where classified alerts are shown on a map display with location coordinates.
20
BOTDR应变测量原理图
➢ 布里渊频移与温度和应变的线性关系。
图12 BOTDR应变测量原理图
图11 布里渊频移与温度、应力的线性完关整系编辑ppt
21
BOTDR结构图
➢ 布里渊光时域反射技术利用了自发布里渊散射，与传统OTDR系统技术类似，其结构如图4。布里渊信号比瑞利信号约小两个数量级，检测比较困难，故使用部分本地光与散射光混频的相干接收机测量背向散射。
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8
φ-OTDR扰动定位
➢ φ-OTDR灵敏度高并且可以实现多点扰动定位，但是由于对激光器线宽要求很高(kHz)，导致成本很高。
图4 φ-完O整T编D辑Rp扰pt 动定位
9
COTDR相干检测扰动定位
➢ 通过相干检测技术可以大幅度提高φ-OTDR的信噪比，通过相干技术实现φ-OTDR解调的方法叫做 COTDR，其系统搭建图如下所示。
➢ 分布式传感主要是后向散射类传感，这又包括时域和频域分析，本报告主要讨论时域散射类传感。
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2
光纤中的散射信号
光纤中的散射信号主要包括三类： ➢ 瑞利散射，由折射率起伏引起； ➢ 拉曼散射，由光学声子引起； ➢ 布里渊散射，由声学声子引起。其散射光谱图入下：
图1 散完射整编光辑谱ppt图
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17

《分布式光纤传感器》课件

03Leabharlann 交通用于监测高速公路、铁路和桥梁的结构健康，确保交通安全。
04
环保
用于监测土壤、水和空气的质量，以及污染源的定位。
分布式光纤传感器的优势与局限性
优势同时测量沿光纤分布的温度和应变等物理量；高精度、高灵敏度和高分辨率；
分布式光纤传感器的优势与局限性
测量距离长，可实现连续监测；耐腐蚀、抗电磁干扰和本征安全。
分布式光纤传感器的成本和稳定性问题也需要得到解决，以便更好地推广和应用。
分布式光纤传感器与其他传感器的集成和协同工作需要进一步研究，以提高监测系统的整体性能和稳定性。
对未来研究和应用的建议
鼓励产学研合作，加强分布式光纤传感器技术的研发和应用研究，推动技术进步和产业发
展。
加强国际合作与交流，借鉴国外先进技术和发展经验，提高我国分布式光纤传感器
技术的国际竞争力。
鼓励企业加大投入，推动分布式光纤传感器技术的商业化应用，拓展应用领域和市场空间
。
THANKS
感谢观看
开发新型分布式光纤传感器技术
新材料
探索新型的光纤材料和光学器件，以提高分布式光纤传感器的性能和功能。
新原理
研究新的分布式光纤传感原理和技术，以拓展其应用领域和解决现有技术的局限性。
05
结论
Chapter
分布式光纤传感器的重要性和应用前景
分布式光纤传感器在长距离、大范围监测中具有明显优势，可广泛应用于石油、天然气、电力等行业的安全监测和预警系统。
预警系统
利用分布式光纤传感器监测建筑物周围的环境变化，如地震、风力和温度等，及时发出预警，预防潜在的自然灾害和人为破坏。
04

分布式光纤传感技术原理及其应用详解PPT文档42页

5、教导儿童服从真理、服从集体，养成儿童自觉的纪律性，这是儿童道德教育最重要的部分。—— 陈鹤琴
61、奢侈是舒适的，否之阳；壮而好学，如日中之光；志而好学，如炳烛之光。 ——刘向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好的教师是幸福，不如说好的教师是不幸。 ——海贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦。——杰纳勒尔·乔治·S·巴顿
分布式光纤传感技术原理及其应用详解
1、纪律是管理关系的形式。——阿法纳西耶夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响，而是让儿童练习良好道德行为，克服懒惰、轻率、不守纪律、颓废等不良行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸美纽斯
谢谢！

分布式光纤传感系统原理（BOTDR）

分布式光纤传感系统原理
T0时布里渊散射图
激光器, o
T = To
散射材料
分布式光纤传感系统原理
T1时的布里渊频移
激光器, o
T = T1 > To
散射材料
分布式光纤传感系统原理
T2时的布里渊频移
T = T2 > T1 > To
激光器, o
散射材料
分布式光纤传感系统原理
Brillouin 增益, x 10 -11 m/W 不同频率, GHz
Position,
m
全增益谱（频率反应）
150m 光纤
热点
Gain
1.10
1.05
1.00
Frequen1c0y.3,
10.4
GHz
10.5
10.6 0
150
50
100
Position,
m
全增益谱（频率反应）
增益
波长扫描
波长, GHz
距离, km
DiTeSt-STA201 系统结构
EDFA
DFB Laser
E/O Modulator
Control DSP Card
High speed Data
Acquisition
Optical Filter
1x2 optical switch
Optical Port 1
Optical Port 2
Touchscreen Panel PC
Database
布里渊分布式传感器
Omnisens 探测技术:
• 基于 probe signal 的技术（用于波长的控制与扫描）
波长扫描后记录探测强度
DiTeSt 测试系统

分布式光纤传感技术ppt

消防方面
•隧道、地铁、公路和建筑物的火灾监测和报警
——光纤传感器的优势
—
——
DTS
Reyleigh
背向散射光真正的实现沿着光纤的分布式测量
•领先的光时域反射技术
Brilluous
•完全分布式的测量，大大降低误报和漏报率
分布式光纤温度测量系统
分布式光纤温度应变测量系统
火灾监测与报警传送带火灾监测
其他相关：
电力电缆监测
电力电缆
取决于需求，光纤可以安装在电缆内部或外部
电缆管道
电力电缆监测●电缆状态监测
管道泄漏
压力容器
监测外壳温度
更加了解生产状况
在危险环境中安全使用温度可上升到
发电厂监测。

分布式光纤传感器共26页

谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
分布式光纤传感器
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
•Leabharlann 8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚的工人总是说工具不好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。-- 戴尔．卡耐基。