DOI: 10.17586/1023-5086-2018-85-07-76-83

Распределенная система датчиков вибраций, использующая сигналы, отраженные слабыми волоконными брэгговскими решетками

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Zhang Jian The study on the novel distributed vibration sensing system based on the weak fiber Bragg gratings (Распределенная система датчиков вибраций, использующая сигналы, отраженные слабыми волоконными брэгговскими решетками) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 7. С. 76–83. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-07-76-83

Zhang Jian The study on the novel distributed vibration sensing system based on the weak fiber Bragg gratings (Распределенная система датчиков вибраций, использующая сигналы, отраженные слабыми волоконными брэгговскими решетками) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 7. P. 76–83. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-07-76-83

Ссылка на англоязычную версию:

Zhang Jian, "Study of a novel distributed vibration sensing system based on weak fiber Bragg gratings," Journal of Optical Technology. 85(7), 437-443 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000437

Аннотация:

Предложена новая структура системы волоконных датчиков вибраций, использующая волоконные брэгговские решетки с малой дифракционной эффективностью, позволяющая преодолеть обычные недостатки сетей волоконных датчиков. Этими недостатками являются в обычно применяемых технологиях временного мультиплексирования (TDM) низкий уровень сигнала, при использовании технологии спектрального уплотнения каналов (WDM) — недостаточное количество брэгговских решеток, а в смешанных WDM/TDM технологиях – то, что здесь возможно только измерение физических параметров в местах расположения брэгговских решеток, но отсутствует возможность получения распределенных данных о волокне в целом. В предлагаемой системе вибрации в оптоволоконной линии они определяются на основе измерений интенсивности интерференции сигналов от дополнительных слабых брэгговских решеток, а аккуратная локализация областей вибрации проводится с использованием техники TDM. В предлагаемой системе определение и демодуляция сигналов вибраций осуществляется с большей точностью, чем в традиционных системах. Возможно проведение распределенных по всему волокну измерений с точностью локализации источника вибраций лучшей, чем 20 м. Минимальный уровень детектируемого сигнала составлял 0,2 В в частотном диапазоне 3–900 Гц. Предложенная система обеспечивает улучшение эффективности работы систем охраны периметра объектов.

Ключевые слова:

волоконные брэгговские решетки, волоконно-оптические датчики, сети, комбинаторные сети

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке Фонда гуманитарных и социальных наук университета Янцзы (№ 2017csza03), проекта открытого фонда института по изучению культуры Чу университета Янцзы (№ CWH201602), Фонда гуманитарных и социальных наук департамента образования провинции Хубэй - Молодежного фонда университета Янцзы (№ 17Q057).

Коды OCIS: 060.3735, 060.2370, 060.4254

Список источников:

1. Kersey A.D., Berkoff T., Morey W. Multiplexed fiber Bragg grating strain-sensor system with a fiber Fabry-Perot wavelength filter // Opt. Lett. 1993. V. 18. № 16. P. 1370–1372.
2. Davis M.A., Kersey A.D., Sirkis J., Friebele E.J. Shape and vibration mode sensing using a fiber optic Bragg grating array // Smart Materials and Structures. 1996. V. 5. № 6. P. 759–765.
3. Yu Y., Lui L., Tam H., Chung W. Fiber-laser-based wavelength-division multiplexed fiber Bragg grating sensor system // IEEE Photon. Technol. Lett. 2001. V. 13. № 7. P. 702–704.
4. Choi K.N., Taylor H.F. Spectrally stable Er-fiber laser for application in phase-sensitive optical time-domain reflectometry // IEEE Photon. Technol. Lett. 2003. V. 15. № 3. P. 386–389.
5. Juarez J.C., Taylor H.F. Distributed fiber-optic intrusion sensor system // J. Lightwave Technol. 2005. V. 23. № 10. P. 2081–2087.
6. Yang B., Gao W. Key technologies for based distributed fiber-optic sensing systems // Study Opt. Commun. 2012. V. 17. № 2. P. 19–22.
7. Shang J., Yang D.W. Wavelet threshold denoising method used in disturbance sensing system // Modern Electronic Technol. 2012. V. 35. № 17. P. 51–53.
8. Valente L.C.G., Braga A.M.B., Ribeiro A.S., Regazzi R.D., Ecke W. Time and wavelength multiplexing of fiber Bragg grating sensors using a commercial OTDR // Optical Fiber Sensors Conf. Technical Digest, 15th IEEEOfs. 2002.
9. Chung W.H., Tam Y., Wai P.K.A., Khandelwal A. Time-and-wavelength-division multiplexing of FBG sensors using a semiconductor optical amplifier in ring cavity configuration // IEEE Photon. Technol. Lett. 2005. V. 17. № 12. P. 2709.
10. Dong B., He S., Hu S., Tian D. Time-division multiplexing fiber grating sensor with a tunable pulsed laser // IEEE Photon. Technol. Lett. 2006. V. 18. № 24. P. 2620–2622.
11. Dai Y., Liu Y., Leng J., Deng G., Asundi A. A novel time-division multiplexing fiber Bragg grating sensor interrogator for structural health monitoring // Opt. and Lasers Eng. 2009. V. 47. № 10. P. 1028–1033.
12. Wang Y., Gong J., Wang D.Y., Dong B. A quasi-distributed sensing network with time division multiplexing fiber Bragg gratings // IEEE Photon. Technol. Lett. 2011. V. 23. № 1. P. 70–72.
13. Zhang M., Sun Q., Wang Z., Li X., Liu H. A large capacity sensing network with identical weak fiber Bragg gratings multiplexing // Opt. Commun. 2012. V. 285. № 13. P. 3082–3087.