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利用信号处理技术改善布里渊光时域反射仪空间分辨率研究进展

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空间分辨率是衡量布里渊光时域反射技术的一项重要指标.传统的布里渊光时域反射仪空间分辨率被限制在1 m,已经不能完全满足工程领域对于高空间分辨率的需求.为了提高系统的空间分辨率,研究者们通常采用两种方法,即光路端的光脉冲调制和电路端的信号处理.然而在简化系统结构、降低硬件成本和实现迭代升级方面,通过后端信号处理的方法有一定优势,也更能契合工程应用领域追求仪器性价比、批量产业化应用的需求.本文详细介绍了基于脉冲分段和布里渊谱分析的改善空间分辨率的信号处理方法,对这些方法的原理及实验方案进行了分析讨论,并对每种方法得到的效果进行了概括比较,最后对布里渊光时域反射技术的发展前景进行了展望.
Progress on Improving Spatial Resolution of Brillouin Optical Time Domain Reflectometer Using Signal Processing Technology
Spatial resolution is a crucial index to measure Brillouin optical time domain reflectometry.The spatial resolution of traditional Brillouin optical time domain reflectometer is restricted to 1 m,which cannot fully meet the demand for high spatial resolution in the engineering field.To improve the spatial resolution of the system,researchers have generally used two methods:optical pulse modulation at the optical path end and signal processing at the circuit end.However,the method of back-end signal processing has certain advantages in simplifying the system structure,reducing the hardware cost,and realizing the iterative upgrade.Furthermore,it can meet the requirements of the instrument's cost-effective and batch industrial applications in the engineering field.This study introduces comprehensive signal processing methods based on pulse segmentation and Brillouin spectrum analysis to improve spatial resolution.The principle and experimental scheme of these methods are analyzed and discussed,and the results obtained by each method are summarized and compared.Finally,the development prospect of Brillouin optical time domain reflectometry is prospected.

distributed optical fiber sensing technologyBrillouin optical time domain reflectometryspatial resolutionsignal processing technology

刘鑫煜、陈理平、陈玉明、李拥政、付林林、马丁忆、高浩然、黄秋茗、陈映恺、郭林峰

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南京信息工程大学物理与光电工程学院,江苏 南京 210044

中铁(上海)投资集团有限公司,上海 200126

江苏省产品质量监督检验研究院,江苏 南京 210007

中铁三局集团华东建设有限公司,江苏 南京 211153

中铁隧道集团二处有限公司,河北 廊坊 065200

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分布式光纤传感技术 布里渊光时域反射技术 空间分辨率 信号处理技术

国家自然科学基金江苏省重点研发计划

62175113BE2022076

2024

激光与光电子学进展
中国科学院上海光学精密机械研究所

激光与光电子学进展

CSTPCD北大核心
影响因子:1.153
ISSN:1006-4125
年,卷(期):2024.61(13)