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引用本文:

李立功,闫继送,袁明,等:B-OTDR应变精度的提升[J]. 光通信技术,2018,42(11):49-52

B-OTDR应变精度的提升

李立功,闫继送,袁 明*,张志辉,孙 强
(中国电子科技集团公司 第四十一研究所,山东 青岛 266555)

摘要:针对布里渊光时域反射计(B-OTDR)的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并分别给出了相应的解决措施。实验结果表明:这些措施有效提升了B-OTDR的应变测试精度,在1m空间分辨率下, 11km光纤的应变测试精度为±17.3με,优于工程应用中要求的±50με的应变测试精度。
关键词:分布式光纤传感系统;应变测试精度;信噪比;布里渊光时域反射计
中图分类号:TN29 文献标识码:A 文章编号:1002-5561(2018)11-0049-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2018.11.012

0 引言
       近些年来,随着光纤技术的快速发展,光纤传感技术相比其它电参量的传感器而言,由于集传感与信号传输于一体,具有信号传输衰减小、无电磁辐射、保密性好、抗电磁干扰性强和耐腐蚀等优点,得到了广泛应用并发挥了重要作用。尤其是以基于自发布里渊散射光信号检测的布里渊光时域反射计(B-OTDR)为核心的智能光纤传感系统,由于能够单端无损检测长距离光纤链路的应变分布,使得其可实现对桥梁、大坝、隧道和矿井等大型土木工程的健康状态(例如形变、微裂缝等)的监测和预警[1~4]。在实际测试过程中,应变测试精度是B-OTDR的重要指标之一,应变测试精度越高,则理论上越能够检测出更细微的结构形变。例如,在桥梁、堤坝和建筑等土木工程的裂缝监测过程中,B-OTDR的应变测试精度优于±50με,则理论上能在1m的空间分辨率下检测出工程结构上0.05mm的细微裂缝形变,但考虑到测试现场中传感光纤种类、生产厂家及施工工艺等各种因素的影响,实际上要求B-OTDR的应变测试精度应优于±20με。
针对该项指标要求,本文对影响B-OTDR应变测试 精度的主要因素进行分析,并在此基础上提出提高 B-OTDR应变测试精度的具体解决措施。

4 结束语
       本文针对B-OTDR的应变测试精度要求,深入分析了影响B-OTDR应变测试精度的主要因素,并从微波本振源输出频率准确度及系统信噪比两方面入手,通过设计高纯微波本振源、优化光路设计和采用数字平均处理技术抑制信号噪声等解决措施,在1m空间分辨率下、11km处实现了±17.3με应变测试精度。这个结果优于工程应用中要求的±50με的应变测试精度,可以更好地促进B-OTDR在地质灾害等工程应用中的推广。