全分布式光纖傳感技術(shù)

張旭蘋(píng)等編著的《全分布式光纖傳感技術(shù)》介紹了光纖中瑞利散射、布里淵散射、拉曼散射等非線性散射效應(yīng)的分布式光纖傳感的傳感理論，對(duì)基于時(shí)域反射技術(shù)的全分布式光纖傳感技術(shù)包括基于光纖中瑞利散射的光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)、相干光時(shí)域反射(COTDR)技術(shù)、偏振光時(shí)域反射(POTDR)技術(shù)，基于布里淵散射的布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)和基于拉曼散射的拉曼光時(shí)域反射(ROTDR)技術(shù)等的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)、傳感器設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行了詳盡的闡述。

前言

第1章 光纖傳感技術(shù)

1.1 光纖傳感技術(shù)概述

1.1.1 光纖傳感技術(shù)原理與特點(diǎn)

1.1.2 光纖傳感技術(shù)的分類

1.2 國(guó)內(nèi)外光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.2.1 國(guó)際光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.2.2 我國(guó)光纖傳感技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

1.3 全分布式光纖傳感技術(shù)

l.3.1 全分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn)

1.3.2 全分布式光纖傳感技術(shù)的主要參數(shù)

1.3.3 全分布式光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用

1.3.4 全分布式光纖傳感技術(shù)的發(fā)展方向

參考文獻(xiàn)

第2章 光纖中的光散射

2.1 光纖中的自發(fā)散射譜

2.2 宏觀麥克斯韋方程組

2.3 電荷對(duì)電磁場(chǎng)的響應(yīng)

2.4 瑞利散射

2.5 自發(fā)拉曼散射

2.6 自發(fā)布里淵散射

2.7 受激布里淵散射

2.8 總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第3章 基于瑞利散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

3.1 基于瑞利散射的光纖傳感技術(shù)原理

3.2 光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)

3.2.1 OTDR原理

3.2.2 OTDR系統(tǒng)

3.2.3 OTDR的性能指標(biāo)

3.2.4 OTDR的應(yīng)用

3.3 相干光時(shí)域反射(COTDR)技術(shù)

3.3.1 COTDR原理

3.3.2 COTDR系統(tǒng)

3.3.3 超長(zhǎng)距離COTDR系統(tǒng)中的非線性效應(yīng)

3.3.4 COTDR的關(guān)鍵技術(shù)

3.3.5 COTDR的應(yīng)用

3.4 偏振光時(shí)域反射(POTDR)技術(shù)

3.4.1 單模光纖中的偏振態(tài)

3.4.2 POTDR傳感技術(shù)

3.4.3 POTDR的應(yīng)用

3.5 光頻域反射(OFDR)技術(shù)

3.5.1 OFDR原理

3.5.2 OFDR系統(tǒng)

3.5.3 OFDR的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第4章 基于拉曼散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

4.1 基于拉曼散射的光纖傳感技術(shù)原理

4.1.1 自發(fā)拉曼散射效應(yīng)

4.1.2 基于拉曼散射的光纖溫度傳感器原理

4.2 拉曼光時(shí)域反射(ROTDR)技術(shù)

4.2.1 ROTDR原理

4.2.2 光纖拉曼傳感解調(diào)原理與技術(shù)

4.2.3 光纖拉曼溫度傳感器的結(jié)構(gòu)、參數(shù)與優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.2.4 光纖拉曼溫度傳感器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

4.2.5 拉曼相關(guān)雙光源自校正光纖拉曼溫度傳感器

4.2.6 脈沖編碼光源光纖拉曼溫度傳感器

4.2.7 基于非線性散射效應(yīng)融合原理的光纖傳感器

4.2.8 拉曼散射傳感信號(hào)的采集和處理技術(shù)

4.3 拉曼光頻域反射(ROFDR)技術(shù)

4.3.1 ROFDR原理

4.3.2 ROFDR的空間分辨率和傳感距離

4.3.3 ROTDR和ROFDR的對(duì)比

4.3.4 ROFDR的研究現(xiàn)狀

4.4 全分布式光纖拉曼溫度傳感器的應(yīng)用

4.4.1 在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

4.4.2 在地鐵中的應(yīng)用

4.4.3 在油井和石油管道監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

4.5 總結(jié)

參考文獻(xiàn)

第5章 基于布里淵散射的全分布式光纖傳感技術(shù)

5.1 研究概況

5.2 技術(shù)原理

5.2.1 光纖中的布里淵散射

5.2.2 基于布里淵散射的傳感機(jī)制

5.3 布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)

5.3.1 BOTDR原理

5.3.2 直接探測(cè)型BOTDR

5.3.3 相干探測(cè)型BOTDR

5.3.4 BOTDR中的交叉敏感問(wèn)題

5.3.5 BOTDR系統(tǒng)性能改善方案

5.4 布里淵光時(shí)域分析(BOTDA)技術(shù)

5.4.1 BOTDA原理

5.4.2 基于差分脈沖對(duì)的BOTDA

5.4.3 基于序列脈沖光的B0TDA

5.4.4 其他一些B0TDA

5.5 布里淵光頻域分析(BOFDA)技術(shù)

5.6 布里淵光柵的產(chǎn)生及傳感應(yīng)用

5.6.1 布里淵光柵的特性

5.6.2 布里淵光柵的產(chǎn)生和讀取

5.6.3 基于布里淵光柵的溫度和應(yīng)變傳感器

5.7 布里淵光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用

5.7.1 在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

5.7.2 在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用

5.7.3 在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

張旭蘋(píng)等編著的《全分布式光纖傳感技術(shù)》以全分布式光纖傳感器為核心，詳細(xì)介紹了光纖中的瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射等散射效應(yīng);結(jié)合作者多年來(lái)在傳感器領(lǐng)域的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)全分布式光纖傳感器的原理、結(jié)構(gòu)和技術(shù)等方面進(jìn)行了深入細(xì)致的闡述，并列舉了大量應(yīng)用實(shí)例。

《全分布式光纖傳感技術(shù)》可供理工科院校電子、信息、光電和自動(dòng)化等專業(yè)從事傳感器研究的高年級(jí)本科生、研究生以及相關(guān)領(lǐng)域的研究人員參考閱讀。

由于分布式光纖傳感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍測(cè)量場(chǎng)中分布信息的提取，因而它可解決目前測(cè)量領(lǐng)域的眾多難題，而分布式光纖傳感器是采用分布式光纖傳感技術(shù)的裝置。分布式光纖傳感技術(shù)是在70年代末提出的，它是隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時(shí)域反射(otdr)技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的.在這十幾年里，產(chǎn)生了一系列分布式光纖傳感機(jī)理和測(cè)量系統(tǒng)，并在多個(gè)領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用.目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一. 1、分布式光纖傳感技術(shù)的特點(diǎn) 分布式光纖傳感技術(shù)具有同時(shí)獲取在傳感光纖區(qū)域內(nèi)隨時(shí)間和空間變化的被測(cè)量分布信息的能力，其基本特征為]: ① 分布式光纖傳感系統(tǒng)中的傳感元件僅為光纖; ② 一次測(cè)量就可以獲取整個(gè)光纖區(qū)域內(nèi)被測(cè)量的一維分布圖，將光纖架設(shè)成光柵狀，就可測(cè)定被測(cè)量的二維和三維分布情況; ③ 系統(tǒng)的空間分辨力一般在米的量級(jí)，因而對(duì)被測(cè)量在更窄范圍的變化一般只能觀測(cè)其平均值; ④ 系統(tǒng)的測(cè)量精度與空間分辨力一般存在相互制約關(guān)系; ⑤ 檢測(cè)信號(hào)一般較微弱，因而要求信號(hào)處理系統(tǒng)具有較高的信噪比; ⑥ 由于在檢測(cè)過(guò)程中需進(jìn)行大量的信號(hào)加法平均、頻率的掃描、相位的跟蹤等處理，因而實(shí)現(xiàn)一次完整的測(cè)量需較長(zhǎng)的時(shí)間. 2、分布式光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀 分布式光纖傳感技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就得到了廣泛的關(guān)注和深入的研究，并且在短短的十幾年里得到了飛速的發(fā)展.依據(jù)信號(hào)的性質(zhì)，該類傳感技術(shù)可分為4類:①利用后向瑞利散射的傳感技術(shù);②利用喇曼效應(yīng)的傳感技術(shù);③利用布里淵效應(yīng)的傳感技術(shù);④利用前向傳輸模耦合的傳感技術(shù).