双光纤布里渊光时域分析双参量传感技术新突破

"本文主要探讨了双光纤双参量布里渊光时域分析传感技术，解决了布里渊光时域反射（BOTDR）和布里渊光时域分析（BOTDA）中的交叉敏感问题，实现了高分辨率的温度和应变传感。" 布里渊光时域分析（BOTDA）和布里渊光时域反射（BOTDR）是分布式光纤传感器（DOFS）的两种重要技术，广泛应用于结构健康监测、地质灾害预警等领域。这些传感器利用光纤内的受激布里渊散射（SBS）现象，其中温度和应变的变化会导致布里渊频移，从而获取沿光纤分布的温度和应变信息。然而，由于SBS的偏振相关性，BOTDA系统通常无法精确检测散射光的功率，导致在单光纤系统中实现双参数（温度和应变）传感的困难。 为了解决这个问题，研究人员提出了一种创新的双光纤双参量传感方案。他们首先对几种常见的光纤类型进行了测试，测量了每种光纤的温度和应变布里渊频移系数。然后，他们选择了G652和G652成缆两种具有不同温度和应变系数的光纤进行实验。通过建立一个系数矩阵，结合两根光纤的布里渊频移数据，可以分别解耦温度和应变信息。这种方法显著提高了传感系统的分辨能力，实现了约25℃的温度分辨率和大约200 με的应变分辨率。 该研究的关键在于利用双光纤的特性，使得每根光纤对温度和应变的响应不同，从而能够通过比较两根光纤的布里渊频移差异来分离这两个参数。这种技术克服了传统单光纤系统中的交叉敏感问题，增强了DOFS的性能，并可能在未来的基础设施监测、环境监测以及能源设施安全等领域发挥重要作用。 关键词的含义如下： - 光纤光学：研究光纤特性和应用的科学领域，包括光的传输、调制和检测等。 - 布里渊光：指受激布里渊散射光，是光纤传感器的基础。 - 交叉敏感：传感器对不同物理量同时变化的响应，可能导致测量结果不准确。 - 双参量：指同时测量两种或多种物理参数，如温度和应变。 - 系数矩阵：用于转换和解耦多变量数据的数学工具。 这篇研究展示了如何通过双光纤配置改善布里渊光时域分析传感器的性能，实现了高精度的双参数传感，为分布式光纤传感系统的设计提供了新的思路和方法。