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高空间分辨率和应变测量精度的脉冲预泵浦BOTDA

在高速发展光纤传感领域中,光纳株式会社(Nubrex)开发了新一代应变分布测量技术——PPP-BOTDA (Pulse-PrePump Brillouin Optical Time Domain Analysis)、同时实现了10cm的空间分辨率和±0.0025%的应变测量精度。

光纤传感器能够测量线状或面状的应变分布,其在监测系统中的应用,已经成为一个备受瞩目的研究热点。然而,目前的“光纤应变测量仪”,仅具有1m的空间分辨率及±0.01%的应变测量精度,因此在应用中受到了很多的限制。

光纳株式会社与加拿大OTTAWA大学的X.Bao教授合作,在2004年开发了PPP-BOTDA技术。利用这个技术可以解决上述测量精度以及空间分辨率的问题

BOTDA 的基本原理是:分别从光纤的两端注入短脉冲光和连续探测光,通过测量光纤中受激布里渊散射光的频率变化,就能获得光纤轴向各点的应变信息。为获得较高的空间分辨率,通常的手段是减小脉冲光宽度,然而,由于声子的激发需要28ns,缩短脉冲光宽度同时会导致布里渊增益的减弱和频谱形态的劣化。新的PPP- BOTDA技术,通过改变泵浦光的形态,在测量的脉冲光发出前,增加一段预泵浦脉冲波来激发声子。利用这种方法,可以同时获得10cm空间分辨率和± 0.0025%应变测量精度。

PPP-BOTDA(NEUBRESCOPE NBX-6000)1在10cm空间分辨率条件下,测量距离超过1km,适用于大楼、管道、大坝、轮船、飞机飞机等多领域的监测系统中。