Abstract
In this paper we demonstrate a long-range distributed strain and temperature optical fiber sensor using Brillouin optical time-domain analysis in conjunction with optical pulse coding. Compared to standard BOTDA, pulse coding provides higher signal-to-noise ratio at the same pump peak power, overcoming the limitations induced by pump depletion and modulation instability, and allowing to achieve a record of 1 meter spatial resolution over 50 km of standard single mode fiber with temperature and strain resolution of 2.2 °C and 44 με respectively
چکیده
در این مقاله ما یک سنسور فیبر نوری توزیع یافته ی کشش و دمای طویل برد را با استفاده از آنالیز دامنه زمانی اپتیک بریلوئن همراه با کدگذاری پالس نوری ارائه می دهیم. در مقایسه با BODTA استاندارد، کدگذاری پالس ، نسبت سیگنال به نویز بالاتری را با همان توان پیک (ماکزیمم) دمش به دست می دهد که این بر محدودیت های حاصل از تخلیه دمش و ناپایداری مدولاسیون غلبه کرده و امکان دستیابی به رزولوشن مکانی 1 متر را در طول 50 کیلومتر از فیبر تک مد استاندارد با رزولوشن دمایی و کششی به ترتیب 2.2 °C و 44 με را فراهم می نماید.
1-مقدمه
سنسورهای فیبر نوری توزیعی بریلوئنی تاکنون موضوع تحقیقات فراوان و توسعه صنعتی بوده اند و این به دلیل قابلیت آنها در اندازه گیری همزمان کشش و دما در طی مسافت های طولانی و نیز امکان پذیر ساختن بسیاری از کاربردهای عملی از مهندسی سازه و عمران گرفته تا نظارت محیط زیست و مهندسی ژئوتکنیک می باشد. با اینکه بیشتر پیشرفت های اخیر در تکنیک های بریلوئنی روی حسگر فیبری با رزولوشن مکانی زیر متری متمرکز بوده اند (1)، حسگری توزیع یافته با رزولوشن متری در طول ده ها کیلومتری فیبر (2-4)، هنوز مسئله ای است که جای کار بسیار دارد. در بین تکنیک ها مختلف موجود برای حسگری طویل برد، آنالیز دامنه زمانی اپتیکی بریلوئن (BODTA) رایج ترین و موثرترین طرح برای اندازه گیری های کشش و دما است که امکان آشکارسازی توزیعی و پربازده را در طول مسافت های زیاد فیبر ممکن می سازد. در سنسورهای مبتنی بر BODTA، بهترین رکوردهایی گزارش شده تاکنون (3و4) به رزولوشن مکانی 2 متر/5 متر در طول 40 km / 51 km از فیبر تک مد استاندارد (SMF) دست یافته اند...