李信宇,车前,熊玉川,文泓桥.基于弱光栅阵列增强的Φ-OTDR传感系统性能分析[J].光电子激光,2019,30(7):673~677
基于弱光栅阵列增强的Φ-OTDR传感系统性能分析
The analysis of improved phase-OTDR sensing system employing weak fiber Bragg g rating array
投稿时间:2019-01-02  
DOI:
中文关键词:  弱光栅阵列  相位敏感光时域反射  串扰  分布式测量
英文关键词:weak fiber Bragg gratings  Phase-OTDR  crosstalk  distributed measurement
基金项目:国家自然科学基金面上项目(61675157)资助项目 (武汉理工大学 信息工程学院,光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武汉 430070)
作者单位
李信宇 武汉理工大学 信息工程学院,光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武 汉 430070 
车前 武汉理工大学 信息工程学院,光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武 汉 430070 
熊玉川 武汉理工大学 信息工程学院,光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武 汉 430070 
文泓桥 武汉理工大学 信息工程学院,光纤传感技术国家工程实验室,湖北 武 汉 430070 
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中文摘要:
      在基于弱光栅阵列增强的相位敏感光时域反射技 术(Φ-OTDR)传感系统中,通过以弱光栅阵列(FBG)的反射信号代替传统Φ-OTDR中的瑞利散射信号,并通 过匹配干涉仪来解调出相位变化,实现分 布式测量。本文研究了弱光纤光栅阵列对Φ-OTDR振动传感系统 信噪比(SNR)改善的效果,并分析了随 之带来的串扰影响。实验结果表明,相比于传统Φ-OTDR传感系统,采用约-35 dB反射率弱光栅阵列增强 的Φ-OTDR传感系统有着更低的相位噪声水平,信噪比提高了33 dB;由于弱光栅阵列中的串扰影响,在 光纤2.4 km处的噪声水平相比于入射端上升了18 dB,但仍然好于无光栅阵列的Φ-OTDR系统。
英文摘要:
      Fiber Bragg grating (FBG) array has been extensively applied in variou s fields as a mainstream optical sensing technology. In an improved phase sensitive optical time domain reflectio n (Φ-OTDR) technology sensing system based on weak fiber Bragg grating (FBG) array,the Rayleigh scattering si gnals are replaced by the reflection signals of the weak FBG array,and the phase change is solved by a matching inte rferometer. In this paper,the effect of weak FBG array on the improvement of signal-to-noise (SNR) and the decrease of noise in a Φ-OTDR vibration s ensing system is studied,and the crosstalk caused by multiple reflections in the impro ved system is analyzed. The results show that compared with traditional Φ-OTDR vibration sensin g system,the system with -35dB reflectivity FBG array has a lower phase noise level and its SNR is improved by 33dB. Due to the influence o f crosstalk,compared with the first FBG,the noise at the end of the sensing fiber is increased by 18dB. However,th e performance of the system based on FBG array is still better than the Φ-OTDR system witho ut FBG array and keep a high SNR level.Thus,the introduction of weak FBG array has a positive influence on improving SNR and reducing noise.
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