弱光栅阵列增强相位OTDR振动传感系统：高效分布式振动监测

本文主要探讨了一种创新的基于弱光栅阵列的增强相位敏感光时域反射仪（Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer, ϕ-OTDR）振动传感系统的设计与应用。传统的OTDR主要依赖于瑞利散射信号来检测光纤线路的微小变化，然而，这种系统在面对低反射率或弱信号时可能性能受限。作者提出的新系统则采用光纤布拉格光栅阵列，其反射率较高的特性使得信号强度得到增强，能够更有效地捕获振动事件。 弱光栅阵列作为核心组件，其利用干涉原理，通过相邻弱光纤光栅反射信号之间的相互作用，分析信号强度的变化，从而精确识别和解析光纤线路上的振动。这种设计显著提高了振动信号的检测灵敏度，使得系统能够在宽广的频率范围内，即10~500 Hz，探测到各种类型的振动，包括地震等自然灾害产生的微弱振动。此外，采用时分复用技术，该系统实现了对振动点的精确定位，这对于周界安防等领域具有重要的实际应用价值。 相比于传统OTDR，基于弱光栅阵列的振动传感系统简化了操作流程，降低了对信号强度的要求，使得非专业人员也能方便地进行振动监测。整体来说，这项研究不仅提升了振动传感的精度和灵活性，而且为远程监控、地震预警和安防监控提供了新的解决方案，具有很高的科研和商业前景。在未来的研究中，可能会进一步优化光栅阵列的设计，提高系统动态响应速度，以适应更复杂的环境条件。