布里渊光时域分析传感系统：格雷-差分脉冲混合编码技术的提升

"基于布里渊光时域分析传感系统的格雷-差分脉冲混合编码技术" 在光纤传感领域，布里渊光时域分析（BOTDA）是一种广泛使用的高精度分布式传感技术，用于测量光纤沿线的温度、应变等物理参数。然而，BOTDA系统通常面临着空间分辨率和传感距离之间的矛盾：提高空间分辨率会限制传感距离，反之亦然。为了解决这一问题，研究者们提出了一种创新的混合编码方法，该方法结合了格雷（Golay）编码技术和差分脉冲对（DPP）技术。 Golay编码是一种高效的纠错编码技术，能够显著提高信号的信噪比（SNR），从而增强系统在噪声环境中的性能。在BOTDA系统中，Golay编码可以有效地减少由于光纤传播过程中的信号衰减和干扰导致的误差，提高测量的准确性。而DPP技术则通过对比连续两个脉冲的响应差异来改善系统的空间分辨率，因为它能够更精确地识别相邻位置的变化，尤其在长距离传感时效果显著。 本文提出的混合编码方案将两者结合起来，既保持了Golay编码的高信噪比优势，又利用了DPP技术提高空间分辨率的特点。相较于传统的Golay-BOTDA系统采用的DPP方法，该混合编码技术理论上能够在相同的采样次数下提升6 dB的信噪比。实验验证了这一理论，表明在25 km的光纤末端，可以实现1.6 m的空间分辨率，这是对传统方法的一个显著提升。 此外，与基于Golay-BOTDA的DPP方法比较，新的混合编码方法在相同采样次数下，系统信噪比提升了4.08 dB。这表明，新方法不仅在空间分辨率上有优势，而且在保持良好信噪比的同时，能够扩大有效传感范围，这对于远程分布式光纤传感系统来说具有极大的应用价值。 此研究的成果对于推动光纤传感技术的发展具有重要意义，特别是在光通信、结构健康监测、石油天然气管道安全监控等领域。通过优化编码策略，未来可能实现更高精度、更大覆盖范围的分布式光纤传感系统，进一步提升其在复杂环境监测中的实用性。