JSgydF4y2Ba 杂志上的传感器gydF4y2Ba 1687 - 7268gydF4y2Ba 1687 - 725 xgydF4y2Ba Hindawi出版公司gydF4y2Ba 107847年gydF4y2Ba 10.1155 / 2012/107847gydF4y2Ba 107847年gydF4y2Ba 研究文章gydF4y2Ba 抑制不稳定的传感信号的光脉冲相关远程光纤传感测量gydF4y2Ba 小林gydF4y2Ba 鸠山先生的gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba TsuzukigydF4y2Ba ToshimasagydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 馆gydF4y2Ba ToshitakegydF4y2Ba 1gydF4y2Ba MasaokagydF4y2Ba YuheigydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 徐gydF4y2Ba XunjiangydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba KojigydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba 郝gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 电子和光子系统工程gydF4y2Ba 高池高知县科技大学,782 - 8502gydF4y2Ba 日本gydF4y2Ba kochi-tech.ac.jpgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 中国国家电网公司重点实验室,北京100031gydF4y2Ba 中国gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba 07年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 07年gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 08年gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 2012年gydF4y2Ba 版权©2012小林弘et al。gydF4y2Ba 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。gydF4y2Ba

光纤传感有可能克服弱点的传统电传感器。提出了许多类型的光纤传感器根据入射光的调制参数。我们提出了一个光脉冲相关传感系统,侧重于传播光脉冲的时间漂移值监控温度或应变沿光纤传感地区扩展。在这项研究中,我们考虑的不稳定光脉冲相关传感系统用于远程监控一千米的距离。我们介绍一个方法来稳定不稳定产生的脉冲信号相关性的时间漂移波动沿着输电线路。通过使用这种方法,我们可以净化反应,提高集中传感区域信号的准确性。我们也通过实验证明远程温度监控在30公里距离使用远程引用技术,和我们估计分辨率和可衡量的跨度的温度变化gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1.1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ∘gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5.9gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 分别在哪里gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 在传感光纤的长度。gydF4y2Ba

 1。介绍gydF4y2Ba

近年来,光纤传感器已经吸引了越来越多的各种原因,包括它们的耐腐蚀、电磁免疫力,长寿命元件,高灵敏度、多路复用能力(gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。这个传感器的印象信息到光束,以应对环境参数如温度和压力。信息可能是印象深刻的强度、相位、波长,和时间。在他们的研究中,提出了许多类型的光纤传感器,如纤维布喇格光栅(FBG)传感器(gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba),low-coherence干涉传感器(gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba),法布里-珀罗传感器(gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba),布里渊散射分布式传感器(gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba),和拉曼散射的分布式传感器(gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba]。预期,光纤传感器可用于监测复杂组合结构,因为他们能够测量应变和温度超过几十公里光纤(年底访问只有一个gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba]。可行性研究已经由使用实际结构,例如,桥梁[gydF4y2Ba 15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba],大坝[gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba)、海洋车辆(gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba),和飞机gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在我们的实验室中,我们提出并开发了一个光脉冲相关传感系统的传感信号的时间漂移值温度或应变引起的光脉冲沿着光纤传感地区扩展(gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba]。这种传感系统不仅简单方便,但也高度准确的温度或应变测量(gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba]。值得注意的是,我们的光纤传感器作为传感器,即时间漂移的扩张引起的沿传感光纤集成区域,和传感信号正比于集成时间漂移。因此,我们可以选择敏感性通过改变纤维长度在感应区域。gydF4y2Ba

在此,我们认为光脉冲相关传感系统用于远程监控一千米的距离。为了这个目的,一千米的光纤用于输电线路连接监控中心和传感区域。然而,在这种情况下,一分钟温度或应变波动在输电线路沿长光纤集成和诱发一些传感信号的不稳定,例如,电力、极化和时间漂移的波动。gydF4y2Ba

在本文中,我们关注的时间漂移波动和估计它对信号漂移的影响。此外,我们引入了一个方法来抑制波动通过使用该地区分离技术和部分反射器(gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba]。我们也通过实验证明远程温度传感在30公里的输电线路和估计分辨率和可测的温度变化。gydF4y2Ba

本文的其余部分组织如下。节gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba介绍光脉冲相关传感系统的原则。节gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba,我们实验确认时间漂移传感信号的波动造成的输电线路。然后,我们提出一个修改的实验装置,可以稳定传感信号对时间漂移波动部分gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba。在此设置中,波动是脉冲抑制利用远程引用。此外,我们证明远程温度监控超过30公里的距离。结论提出了部分gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

 2。光脉冲相关传感系统的原理gydF4y2Ba 2.1。传统的传感系统使用光脉冲相关测量gydF4y2Ba

我们的常规系统的示意图如图gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba。首先,我们生成两个光脉冲,脉冲的引用gydF4y2Ba (gydF4y2Ba RgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 和监测脉搏gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 在监控中心。监控脉冲通过输电线路,然后进入感应区域。之后,监控脉冲反射回监控中心,输入一个脉冲相关计量单位。相比之下,参考脉冲直接进入脉冲相关计量单位。如果温度或应变传感地区发生了变化,测量光纤中的光路产生相对时间偏移的一种变体gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 脉冲之间的引用和监控。从时间漂移的变化值测量的脉冲相关测量,我们可以估计温度或应变变化。gydF4y2Ba

使用光脉冲相关示意图的远程光纤传感测量。gydF4y2Ba

 2.2。脉冲相关测量单元gydF4y2Ba

脉冲相关测量单元的示意图如图gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba。在此系统中,一个参考脉冲gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba °gydF4y2Ba 极化是分成两个orthogonally-polarized脉冲,gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba (水平极化)和gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (垂直极化),一个固定的时间分离gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 引起的双折射晶体(脉冲倍压器)。监测脉搏与gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba °gydF4y2Ba 极化结合翻了一番参考脉冲和分为两个渠道通过使用一个偏振分束器。因此,一个通道有一个向后参考脉冲gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 和监视脉冲时间漂移gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba τgydF4y2Ba ,而另一通道有一个参考脉冲gydF4y2Ba RgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 和监视脉冲时间漂移gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

脉冲相关测量单元的示意图。gydF4y2Ba RgydF4y2Ba :参考脉冲,gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba :监测脉搏,宋惠乔:二次谐波发生,和美国:雪崩光电二极管。gydF4y2Ba

在每个频道中,二次谐波发生(宋惠乔)信号观察到两个雪崩二极管(adp)。宋惠乔产出最大化,当监测脉冲完全重叠与参考脉冲及其半宽度与脉冲宽度gydF4y2Ba δgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 入射脉冲激光的光。绿色虚线和蓝色虚线图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba显示的理论情节之间的典型关系时间漂移gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 和宋惠乔输出。获得一个宽量程线性响应的时间漂移值,我们考虑两个宋惠乔之间的差分信号输出(参见图中的红色实线gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)。突出显示的微分信号曲线的重要组成部分在虚线椭圆图gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba。在这个地区,输出显示了良好的线性关系的时间漂移值。接下来,我们估计的时间漂移值差分信号通过使用这种线性关系。gydF4y2Ba

理论块宋惠乔信号(绿色虚线和蓝色虚线)及其微分信号(红色实线)的相对时间漂移gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

 2.3。变化的时间漂移值由于温度或压力的变化gydF4y2Ba

时间漂移的变化值gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 在纤维长度gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 可以表示的温度变化gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 和应变变化gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba FgydF4y2Ba :gydF4y2Ba (1)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba =gydF4y2Ba lgydF4y2Ba ·gydF4y2Ba fgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (2)gydF4y2Ba fgydF4y2Ba ≡gydF4y2Ba CgydF4y2Ba TgydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba TgydF4y2Ba +gydF4y2Ba CgydF4y2Ba FgydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba FgydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 是时间漂移的变化值单位长度的光纤,然后呢gydF4y2Ba CgydF4y2Ba TgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba CgydF4y2Ba FgydF4y2Ba 分别温度灵敏度和应变灵敏度。标准商业单模光纤波长1550 nm直径2毫米,典型的值gydF4y2Ba CgydF4y2Ba TgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0.17gydF4y2Ba psgydF4y2Ba /gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba )gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba),gydF4y2Ba CgydF4y2Ba FgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 2.7gydF4y2Ba psgydF4y2Ba /gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba NgydF4y2Ba )gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 28gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

现在,我们考虑的测量温度或应变传感区域长度的变化gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 在输电线路的长度gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba (见图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 单位长度变化的时间漂移值沿传感地区输电线路,分别。我们假设gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba 依赖于时间吗gydF4y2Ba tgydF4y2Ba ,有时间变动在输电线路温度或应变。gydF4y2Ba

光脉冲的时间漂移价值相关性传感系统,当我们使用当地参考脉冲(a)和(b)远程参考脉冲。gydF4y2Ba

传统的光脉冲相关传感系统如图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba(a),脉冲发送到监测传感区域通过输电线路在参考脉冲维护监控中心(我们称之为“本地”参考脉冲)。我们近似的时空变化gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 由于输电线路中的传播时间(gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )和传感地区(gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 由一阶泰勒展开)。时间漂移的变化值gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 当地的gydF4y2Ba 是计算gydF4y2Ba (3)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 当地的gydF4y2Ba ≃gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba {gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba +gydF4y2Ba dgydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba (gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba +gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba }gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba ≃gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba {gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba }gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba 我们假设gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ≫gydF4y2Ba (gydF4y2Ba dgydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba /gydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1、2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba ≡gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ggydF4y2Ba lgydF4y2Ba 我gydF4y2Ba /gydF4y2Ba cgydF4y2Ba (gydF4y2Ba 我gydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1、2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba 以光速gydF4y2Ba cgydF4y2Ba 和群速度的折射率gydF4y2Ba ngydF4y2Ba ggydF4y2Ba 。第一项(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)对应于传感信号,第二项(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba)显示时间漂移的影响波动造成的输电线路。如果第二项与第一项相比足够小,我们可以估计温度或应变传感区域内的时间变化漂移值gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 。然而,在长输电线路的情况下,gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 可能会大到足以引起明显的时间漂移波动。gydF4y2Ba

抑制这种波动,我们可以利用“远程参考脉冲”,部分反射的光脉冲反射在感应区域(见图gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba(b))。这个想法是受区域分离技术用于实现多个区域遥感(gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba]。在这种情况下,变化的时间漂移值gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 是计算gydF4y2Ba (4)gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 远程gydF4y2Ba ≃gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba fgydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba +gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba dgydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba tgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ]gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 通过使用远程参考脉冲的主要因素gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba (gydF4y2Ba tgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 时间漂移波动造成的输电线路取消了因为引用和监控脉冲通过输电线路。第二项(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)显示时间变化波动的影响造成的差异之间的传播时间参考和监测脉搏。如果第二项(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)是第一项相比足够小,gydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba τgydF4y2Ba 远程gydF4y2Ba 可以在时间上稳定漂移通过使用远程参考脉冲波动。gydF4y2Ba

从(gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba),我们的传感系统之间的交叉灵敏度温度和应变变化。最简单的方法识别应变和温度变化是使用两个光纤第一个测量对象是不固定的,也就是说,分离菌株和经历温度变化,和第二个是固定在测量对象,也就是说,受压力和温度的影响。假设两个传感纤维在相同的温度、时间漂移的变化值从第一个传感器可以用来从第二个获得temperature-corrected应变值。接下来,光纤不固定在测量对象,我们只监视温度的变化。gydF4y2Ba

 3所示。实验观测的时间漂移波动长输电线路gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba显示远程光纤传感的实验装置使用脉冲相关测量。我们使用光脉冲重复频率为1.4794 GHz,中心波长1550 nm和脉冲宽度约10 ps光源。首先,输入脉冲分裂成两个脉冲,参考脉冲和监测脉搏,耦合器。监控脉冲经过光学循环器和输电线路,然后进入感应区域。之后,监控脉冲反射回循环器,然后输入一个脉冲相关测量单元放大后由一个掺铒光纤放大器(EDFA),为输电线路的传输损耗补偿。相比之下,直接参考脉冲输入脉冲相关测量单元通过一个可调延迟线,固定在一个点允许部分参考和监控脉冲之间的重叠。可调延迟线延迟的设备(OZ光学ODL300)可以调整为0.005 ps增量在0和350 ps之间。相关测量单元,固定时间分离gydF4y2Ba τgydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 是20 ps。两个美国的输出连接到一个12位模拟数字转换器(ADC)获取宋惠乔输出功率为电压值。最后,输出两个宋惠乔之间的差分信号输出计算和存储在个人计算机中。gydF4y2Ba

为远程光纤传感实验装置使用脉冲相关测量。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba显示实验获得宋惠乔输出及其微分信号对时间的位置可调的延迟线。线性区域的宽度大约10 ps可用于估计的时间漂移值。节中描述gydF4y2Ba 2.3gydF4y2Ba,温度敏感性gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba psgydF4y2Ba /gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 米gydF4y2Ba ·gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba )gydF4y2Ba 。因此,可测的温度变化计算gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ,在那里gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 在传感光纤的长度。这表明可测量的空间变得越来越小,当我们使用更长的光纤。gydF4y2Ba

通过实验获得宋惠乔输出(绿色虚线和蓝色虚线)及其微分信号(红色实线)。gydF4y2Ba

接下来,我们稳定的温度在室温下1米长传感区域(~ 27°C)通过使用一个反馈回路的温度控制器和连续监测时间漂移值观察时间漂移波动在一个固定的温度传感地区。实验结果如图所示gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

远程监控的时间漂移波动1米长传感区域在固定的温度gydF4y2Ba 27.0gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 。坚实的红线和蓝色的点线的波动时间漂移值监测通过短(约1米)和长输电线路(~ 30公里),分别。gydF4y2Ba

短输电线路(gydF4y2Ba ~gydF4y2Ba1米),时间漂移值仍然几乎不变的监测时间(见固体红线图gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba)。实际上,时间漂移波动小于0.02 ps,这是在12位ADC的分辨率。从这个价值和灵敏度系数,计算该系统的温度分辨率gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 。我们可以调整温度分辨率满足相应的应用程序需求通过改变纤维长度gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

长输电线路(gydF4y2Ba ~gydF4y2Ba30公里),然而,即使在恒温的感应区域,测量时间漂移值逐渐与监测时间变化的速度gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba psgydF4y2Ba 每秒(见图中蓝色的点线gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba)。因为可衡量的跨度gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba psgydF4y2Ba ,只有几分钟的监测时间需要打破线性响应的时间漂移值。gydF4y2Ba

从(gydF4y2Ba 3gydF4y2Ba),我们可以计算输电线路周围的温度变化的速度为:gydF4y2Ba (5)gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba dgydF4y2Ba fgydF4y2Ba NgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba =gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 1gydF4y2Ba CgydF4y2Ba TgydF4y2Ba dgydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba TgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 09年gydF4y2Ba psgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba (6)gydF4y2Ba ∴gydF4y2Ba dgydF4y2Ba ΔgydF4y2Ba TgydF4y2Ba dgydF4y2Ba tgydF4y2Ba =gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba /gydF4y2Ba 年代gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 这个微小的变化是由环境温度和气候变暖引起的光脉冲。沿着长输电线路综合,形成一条明显的时间漂移起伏。实现远程温度监控,我们需要抑制大时间漂移波动长输电线路。gydF4y2Ba

 4所示。脉冲相关使用<大胆/ >远程传感系统参考脉冲gydF4y2Ba 4.1。实验装置gydF4y2Ba

从(gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba),我们可以计算第二项(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba),gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba 22gydF4y2Ba 年代。这一结果与第一项相比足够小(gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba)。因此,我们可以抑制漂移波动利用远程参考脉冲。gydF4y2Ba

实验设置与远程参考脉冲如图gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba。在此设置中,参考脉冲反射的部分反射镜的反射率约为25%,反映和监控脉冲结束时相同的光纤。EDFA的放大后,反射脉冲包括引用和监控脉冲分裂成两个脉冲。可调延迟线是允许部分参考脉冲重叠在另一臂和监控脉冲的手臂。gydF4y2Ba

远程光纤传感实验装置使用远程参考脉冲。gydF4y2Ba

 4.2。实验结果gydF4y2Ba

连续监测时间漂移值如图gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba1米长传感地区当温度在室温下是固定的。我们可以很容易地确认时间漂移值是足够稳定使用远程监控的时间参考脉冲。时间漂移波动低于0.2gydF4y2Ba ps甚至在一小时30公里传输线。这表明温度分辨率gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1.1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 和可测的温度变化gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

在远程监控时间漂移波动30公里的距离1米长传感区域的固定温度gydF4y2Ba 27.0gydF4y2Ba ±gydF4y2Ba 0.1gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 通过使用本地参考脉冲(蓝色的点线)和远程参考脉冲(红色实线)。gydF4y2Ba

接下来,我们将演示远程温度监控。连续监控时间漂移值与周围温度变化的光纤传感区域。图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba显示测量的变化时间漂移值使用远程引用对周围的温度1米长监测纤维。之间的良好的线性测量的时间漂移值和温度传感区域可以清楚地观察到抑制长途不稳定性的影响。从结果,长1米的温度灵敏度监测纤维的发现gydF4y2Ba 0gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba psgydF4y2Ba /gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ,几乎是等于价值(gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba]。温度分辨率估计误差条图gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba小于gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 。gydF4y2Ba

远程温度监控在1米长传感区域30公里的输电线路利用远程引用。gydF4y2Ba

 5。结论gydF4y2Ba

在本文中,我们引入了一种用于长距离光纤传感系统远程监控使用脉冲相关测量。我们估计时间漂移的影响波动的长输电线路和提出了一个稳定的方法使用远程参考脉冲对时间漂移引起的波动长输电线路。此外,我们证明了在30公里输电线路远程温度监控利用远程参考脉冲和获得良好的线性的时间漂移值对周围的温度传感区域。分辨率和可测的温度变化gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1.1gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba 和gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 。gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba ×gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba /gydF4y2Ba lgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba )gydF4y2Ba °gydF4y2Ba CgydF4y2Ba ,分别。我们可以选择分辨率和可衡量的跨度通过改变光纤的长度在传感地区。该系统可用于远程温度监控的复杂结构,如桥梁、油罐、电力变压器、和管道。gydF4y2Ba

 确认gydF4y2Ba

这项工作是支持的部分y2009 - 2010没有实际应用研究。1513年日本科学技术振兴机构(JST)和日本促进社会科学(jsp)没有。18360180也没有。22657062。gydF4y2Ba

 反独联gydF4y2Ba E。gydF4y2Ba 斯皮尔曼家的男人gydF4y2Ba w·B。gydF4y2Ba Jr。gydF4y2Ba 光纤传感器:工程师和科学家的介绍gydF4y2Ba 1991年gydF4y2Ba 纽约,纽约,美国gydF4y2Ba 约翰威利& SonsgydF4y2Ba DakingydF4y2Ba J。gydF4y2Ba CulshawgydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 光纤传感器:原理和组件gydF4y2Ba 1988年gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 波士顿,美国质量gydF4y2Ba Artech房子gydF4y2Ba 格拉特gydF4y2Ba k . t . V。gydF4y2Ba MeggittgydF4y2Ba b . T。gydF4y2Ba 光纤传感器技术,卷2:设备和技术gydF4y2Ba 1997年gydF4y2Ba 伦敦gydF4y2Ba 查普曼&大厅gydF4y2Ba GiallorenzigydF4y2Ba t·G。gydF4y2Ba BucarogydF4y2Ba j . A。gydF4y2Ba 她曾gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 西格尔gydF4y2Ba g . H。gydF4y2Ba 科尔gydF4y2Ba j . H。gydF4y2Ba RashleighgydF4y2Ba s . C。gydF4y2Ba 牧师gydF4y2Ba r·G。gydF4y2Ba 光纤传感器技术gydF4y2Ba IEEE量子电子学杂志》上gydF4y2Ba 1982年gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 626年gydF4y2Ba 665年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0020112950gydF4y2Ba 余gydF4y2Ba f·t·S。gydF4y2Ba 阴gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 光纤传感器gydF4y2Ba 2002年gydF4y2Ba 纽约,纽约,美国gydF4y2Ba 马塞尔•德克尔gydF4y2Ba ThevenazgydF4y2Ba lgydF4y2Ba 审查和分布式光纤传感的进展gydF4y2Ba 诉讼的光纤传感器gydF4y2Ba 2006年gydF4y2Ba Cancuun、墨西哥gydF4y2Ba 纸ThC1gydF4y2Ba 饶gydF4y2Ba y . J。gydF4y2Ba 纤维布喇格光栅传感器gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 1997年gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 355年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/8/4/002gydF4y2Ba 饶gydF4y2Ba y . J。gydF4y2Ba 杰克逊gydF4y2Ba d . A。gydF4y2Ba 光纤low-coherence干涉的最新进展gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 1996年gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 981年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/7/7/001gydF4y2Ba 一种粗绒布gydF4y2Ba 答:D。gydF4y2Ba 杰克逊gydF4y2Ba d . A。gydF4y2Ba 柯克gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 一个简单的光纤法布里-珀罗传感器gydF4y2Ba 光学通信gydF4y2Ba 1983年gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 71年gydF4y2Ba 74年gydF4y2Ba 10.1016 / 0030 - 4018 (83)90047 - 0gydF4y2Ba 亨德森gydF4y2Ba p . J。gydF4y2Ba 饶gydF4y2Ba y . J。gydF4y2Ba 杰克逊gydF4y2Ba d . A。gydF4y2Ba 张gydF4y2Ba lgydF4y2Ba BenniongydF4y2Ba 我。gydF4y2Ba 同时多参数监测使用串行fibre-Fabry-Perot数组和low-coherence wavelength-domain检测gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 1998年gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba 1837年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/9/11/007gydF4y2Ba 保gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba DhliwayogydF4y2Ba J。gydF4y2Ba 鹭gydF4y2Ba N。gydF4y2Ba 韦伯gydF4y2Ba d . J。gydF4y2Ba 杰克逊gydF4y2Ba d . A。gydF4y2Ba 实验和理论研究基于布里渊散射的分布式温度传感器gydF4y2Ba 光波技术杂志》gydF4y2Ba 1995年gydF4y2Ba 13gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 1340年gydF4y2Ba 1348年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0029342573gydF4y2Ba 10.1109/50.400678gydF4y2Ba FarahanigydF4y2Ba m·A。gydF4y2Ba 格古拉gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 自发拉曼散射在光纤调制为分布式拉曼温度遥感探测光gydF4y2Ba 光波技术杂志》gydF4y2Ba 1999年gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba 1379年gydF4y2Ba 1391年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0033329465gydF4y2Ba 10.1109/50.779159gydF4y2Ba 反独联gydF4y2Ba E。gydF4y2Ba 光纤智能结构gydF4y2Ba 1995年gydF4y2Ba 纽约,纽约,美国gydF4y2Ba 威利gydF4y2Ba BalageasgydF4y2Ba D。gydF4y2Ba FritzengydF4y2Ba C.-P。gydF4y2Ba GuemesgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 结构健康监测gydF4y2Ba 2006年gydF4y2Ba 英国伦敦gydF4y2Ba Wiley-ISTEgydF4y2Ba MaaskantagydF4y2Ba R。gydF4y2Ba AlavieagydF4y2Ba T。gydF4y2Ba MeasuresagydF4y2Ba R。gydF4y2Ba TadrosbgydF4y2Ba G。gydF4y2Ba RizkallacgydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba Guha-ThakurtadgydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 桥梁监测的光纤布拉格光栅传感器gydF4y2Ba 水泥混凝土复合材料gydF4y2Ba 1997年gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba 33gydF4y2Ba 10.1016 / s0958 - 9465 (96) 00040 - 6gydF4y2Ba InaudigydF4y2Ba D。gydF4y2Ba VurpillotgydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 卡萨诺瓦gydF4y2Ba N。gydF4y2Ba KronenberggydF4y2Ba P。gydF4y2Ba 结构监测通过曲率分析使用干涉型光纤传感器gydF4y2Ba 智能材料和结构gydF4y2Ba 1998年gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 199年gydF4y2Ba 208年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0000925249gydF4y2Ba 10.1088 / 0964 - 1726/7/2/007gydF4y2Ba 舒尔茨gydF4y2Ba w . L。gydF4y2Ba 反独联gydF4y2Ba E。gydF4y2Ba SeimgydF4y2Ba j . M。gydF4y2Ba 麦吉尔gydF4y2Ba g . E。gydF4y2Ba 先进的光纤光栅应变传感器系统的桥梁,结构,和高速公路gydF4y2Ba 3325年gydF4y2Ba 智能结构和材料1998智能系统的桥梁,结构,和高速公路gydF4y2Ba 1998年3月gydF4y2Ba 212年gydF4y2Ba 221年gydF4y2Ba 学报学报gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0032401288gydF4y2Ba 10.1117/12.310610gydF4y2Ba ThevenazgydF4y2Ba lgydF4y2Ba FacchinigydF4y2Ba M。gydF4y2Ba FellaygydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 罗伯特。gydF4y2Ba P。gydF4y2Ba InaudigydF4y2Ba D。gydF4y2Ba DardelgydF4y2Ba B。gydF4y2Ba 使用分布式布里渊光纤传感监测的大型结构gydF4y2Ba 3746年gydF4y2Ba 《第13次国际会议上光纤传感器gydF4y2Ba 1999年gydF4y2Ba 345年gydF4y2Ba 348年gydF4y2Ba HjelmegydF4y2Ba d·R。gydF4y2Ba BjerkangydF4y2Ba lgydF4y2Ba NeegardgydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba RambechgydF4y2Ba j·S。gydF4y2Ba AarsnesgydF4y2Ba j . V。gydF4y2Ba 布喇格光栅传感器的应用程序扩展海洋车辆模型的描述gydF4y2Ba 应用光学gydF4y2Ba 1997年gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba 328年gydF4y2Ba 336年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 0030781550gydF4y2Ba 富特gydF4y2Ba p D。gydF4y2Ba 光纤布拉格光栅应变传感器在航空航天智能结构。gydF4y2Ba 2361年gydF4y2Ba 第二个欧洲会议智能结构和材料gydF4y2Ba 1994年gydF4y2Ba 290年gydF4y2Ba 293年gydF4y2Ba 学报学报gydF4y2Ba StaszewskigydF4y2Ba W。gydF4y2Ba 鲍勒gydF4y2Ba C。gydF4y2Ba 汤姆林森gydF4y2Ba G。gydF4y2Ba 航空航天结构的健康监测gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 英国奇切斯特gydF4y2Ba 约翰威利& SonsgydF4y2Ba 中山教授gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 豆类gydF4y2Ba H。gydF4y2Ba 使用光学双脉冲相关测量亚皮秒定时控制gydF4y2Ba IEEE光子学技术信gydF4y2Ba 2004年gydF4y2Ba 16gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba 626年gydF4y2Ba 628年gydF4y2Ba 2 - s2.0 - 1442336683gydF4y2Ba 10.1109 / LPT.2003.822220gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 佐藤gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 铃木gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 光脉冲时间漂移传感光纤延迟监控使用脉冲相关和微分检测gydF4y2Ba 5855年gydF4y2Ba 学报》第17届国际会议上光纤传感器gydF4y2Ba 2005年gydF4y2Ba 76年gydF4y2Ba 学报学报gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba h . B。gydF4y2Ba 铃木gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 佐藤gydF4y2Ba M。gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 基于相关性高时间分辨率光纤传感系统和微分技术gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 2006年gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba 631年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/17/4/004gydF4y2Ba 首歌gydF4y2Ba h . B。gydF4y2Ba 铃木gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 》gydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba ShiodagydF4y2Ba T。gydF4y2Ba KurokawagydF4y2Ba T。gydF4y2Ba 极化波动抑制和光学相关传感系统的敏感性增强gydF4y2Ba 测量科学与技术gydF4y2Ba 2007年gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 3230年gydF4y2Ba 10.1088 / 0957 - 0233/18/10 / S27gydF4y2Ba 徐gydF4y2Ba x J。gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 基于光脉冲的高灵敏度光纤温度传感系统的相关性和时分多路复用技术gydF4y2Ba 日本应用物理杂志》上gydF4y2Ba 2009年gydF4y2Ba 48gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba 102403年gydF4y2Ba 10.1143 / JJAP.48.102403gydF4y2Ba 徐gydF4y2Ba X。gydF4y2Ba 布埃诺gydF4y2Ba 一个。gydF4y2Ba 野中郁次郎gydF4y2Ba K。gydF4y2Ba 销售gydF4y2Ba 年代。gydF4y2Ba 为广泛地区quasidistributed传感光纤应变测量光学相关传感器与地区分离技术gydF4y2Ba 杂志上的传感器gydF4y2Ba 2010年gydF4y2Ba 2010年gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba 839803年gydF4y2Ba 10.1155 / 2010/839803gydF4y2Ba 我们通过实验测量了拉伸应变灵敏度的光纤gydF4y2Ba