基于長距離分布式光纖傳感技術分析

周特高，劉梓涵

（廣州市紫晶通信科技有限公司，廣州 510000）

由于分布式光纖傳感技術無需在光纖上制作傳感器，這種傳感光纖能夠將傳感與傳輸融為一體，可以在遠距離，大范圍內實施光纖傳感感與組網，并且能夠連續的感知光纖傳輸路徑上的美一點的溫度與應變等各種變化信息，單根光纖上能夠，獲取數萬點傳感信息，在長距離的連續傳感方面有著非常重要的影響，而且分布式傳感技術在石油電力，大型結構及安防等各種安全監控領域有著，廣泛的運用，所以針對分布式光纖傳感技術進行相關研究，對其基礎與應用進行分析，能夠有效的促進光纖傳感的發展。

1 布里淵光時域分析

光纖中的非線性散射效應布里淵散射，由于其散射與入射光有一定的頻率差，所以被稱為布里淵頻移，布里淵平移的數據大小與溫度和應變有著線性的對應關系。所以要對分布式光纖的布里淵進行研究，就可以得到溫度或應力的變化。作為光纖傳感中的典型技術布里淵光時域分析，是在受激布里淵散射基礎上形成。這種技術能夠有效的對空間分辨率，測量時間及測量距離進行動態的監測。使得布里淵光時，技術在大型基礎設施的檢測當中得到了有效的運用，可以通過這種技術對結構的健康及溫度進行有效的監測。隨著科技的不斷發展，人們對相關技術的不斷研究，逐漸實現了長距離分布式的布里淵光纖傳感，并不斷地將其距離進行延長。

1.1 環形腔隨機光纖激光放大的布里淵時域分析

一般情況在超長光纖激光器抽運的分布式拉曼式放大是線型腔結構，但通過環形腔結構也能夠實現分布式拉曼放大。通過合理的系統設置，有效地降低抽運探測相對強度的噪音，并且不斷提升系統末端高性噪比的范圍。

1.2 基于隨機光纖激光與低噪音激光二極管混合放大的布里淵時域分析技術

基于單一的RFL抽運的前向分布式拉曼放大技術具有較低的噪音指數，可以用于遠距離分布式的傳感，但是由于隨機激光產生是由瑞利散射提供分布式的反饋，而標準的系數非常低，所以在方案運行的過程當中會出現許多的問題。為了解決這些問題，可以采用隨機光纖激光二階抽運與低噪聲激光二極管一階抽運的混合分布式拉曼放大方案。融合各種方案的優勢，提升整體系統的信噪比。

2 相位敏感型光時域分析儀

相位敏感型光時域分析儀隨著分布式光纖傳感器技術的不斷創新，在石油交通等許多領域的振動測量中都得到了良好的運用，并且能夠解決瑞麗散射的為調解問題，具有長距離分布式聲波測量的能力。通過對基于雙向一階拉曼放大的相位敏感型光時域分析儀與基于分區型混合放大的相位敏感型光時域分析儀進行了研究。能夠有效的提高傳感的長距離、高空間分辨率、高靈敏度等特性，并且能夠使相位敏感型光時域反射儀在長距離管道安全監測得到有效的運用。

3 長距離分布式光纖傳感系統的應用

3.1 列車的定位與測速系統

相位敏感型光時域分析儀可以用于列車的定位與測速系統，它能夠實現對長距離進行測量，并且實施性保持良好，而且有較強的抗電磁干擾能力。列車不同站點間距離較長，而且由于自然現象影響等原因，在極端天氣的影響下，測量結果更加有效，能夠實現高速動態振動測量的特性，通過實時列車運動曲線，能夠對列車的實時速度進行計算，使定位測速的精準度較高。可以有效地避免軌道電路出現相關調度事故，為軌道交通安全的發展提供相關幫助。

3.2 石油管道安全監測方面

分布式聲波傳感技術可以運用在石油管道安全監測方面，它能夠有效的防止第三方干擾，并且能夠對新型多個模式的管道泄露有效的探測。在長距離管道安全監測系統方面有著特殊的優越性，并且能夠對石油管道安全監測中心動作進行有效的監測，還能夠有效的屏蔽由人類走動或車輛移動產生的振動干擾。分布式聲波傳感技術可以通過增壓站點的通信光纜進行接入，能夠對長距離石油管道的入侵進行有效的監測，避免石油產品的損耗減少，相關經濟損失，保護石油管道的使用，對長距離的石油管道安全監測有著很大的幫助。

4 結束語

文章針對長距離，布里淵光時域分析儀及相位敏感型光時域反射儀的相關研究進行了分析，并且對于長距離分布式光纖傳感系統的運用進行了研究，這種系統可以運用在列車的長距離定位與測速方面，也可以對長距離石油管道的安全進行有效的監測，長距離分布式光纖傳感系統，在許多領域都能夠得到廣泛的運用。