光柵陣列與POTDR融合感測系統的機理與技術研究

《光柵陣列與POTDR融合感測系統的機理與技術研究》是依託南京大學，由王峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光柵陣列與POTDR融合感測系統的機理與技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王峰
• 依託單位：南京大學

項目摘要

偏振光時域反射（POTDR）技術可望實現應力、溫度、振動等多參量的全分散式測量。但由於POTDR技術所利用的光纖中瑞利散射光不僅功率很低，且難以區分多種外部參量的影響，其套用受到了很大的限制。本申請提出將光柵陣列與POTDR感測技術相結合，利用傳輸矩陣和波片模型理論研究其中散射及反射光波的綜合物理效應，並結合計算、模擬和實驗的手段研究光柵陣列與POTDR融合感測系統中的物理規律，如脈衝寬度、光柵反射率分布、光柵間隔分布對感測系統的影響等，建立光柵陣列與POTDR融合感測機理模型並對融合感測系統的最佳化展開研究，再進一步研究應力、溫度、振動等因素對POTDR中光波及對光柵陣列的綜合影響，通過建立多參量互動作用模型，對多參量的交叉敏感補償和辨識展開研究。以實現長距離、快速、高探測精度的應力、溫度和振動感測技術。

結題摘要

按照項目的研究計畫，本項目完成了預定的研究任務，成功實現了預期研究目標，取得了較好的研究成果。 從項目開始實施至2015年2月，本項目組在國內外學術期刊、國際會議上發表學術論文12篇(其中SCI論文8篇，EI論文12篇)，出版專著1部（《全分散式光纖感測技術》），申請發明專利4項，獲得發明專利授權3項，參加國內外學術會議5人次，做報告2人次。與本課題相關的“連續分散式多參量感測與監測技術”2012年榮獲教育部技術發明獎一等獎。培養博士生2名、碩士生6名。 本項目研究了光柵陣列與POTDR 融合的感測系統中光纖及弱反射光柵陣列的穆勒矩陣表示，模擬了弱反射光柵陣列作用下融合感測系統中光信號的變化特點,建立了光柵陣列與POTDR融合的感測系統，利用弱反射光柵陣列與POTDR的融合系統有效實現了對光信號信噪比的增強；利用光柵陣列與OTDR的融合系統實現了損耗事件的分散式測量與關鍵位置的振動/應變測量。研究了溫度、應變和振動等物理量對光纖中雙折射的影響及對光柵中心波長、反射率的影響，研究了曝光時間、載氫作用、光柵長度對弱反射光柵成柵性能的影響，製作了三十千米長的集成弱反射光柵陣列感測光纖。研究了多參量交叉敏感問題，利用光柵陣列與瑞利散射實現了彎曲與振動的測量，利用偏振效應與布里淵效應實現了溫度/應變與振動的同時測量，利用光柵的雙折射效應實現了對橫向應力和振動的測量，並提出了一種具有三角形形狀透射譜的光纖光柵，可有效消除縱向應變和溫度引起的交叉敏感問題。