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光纤布里渊温度和应变分布同时测量系统研究的中期报告
摘要：
本文介绍了一种同时测量光纤布里渊温度和应变分布的系统。该系统基于OTDR技术结合布里渊散射技术，采用四波混频技术和光频率比较技术实现了高灵敏度的温度和应变的测量。通过实验和分析，确定了适合该系统的布里渊散射峰宽度和测量范围。在实际应用中，该系统可以实现对光纤结构体的温度和应变的实时监测，具有重要的应用价值。
关键字：光纤布里渊温度；应变分布；OTDR技术；布里渊散射技术；四波混频技术；光频率比较技术；实时监测
1.引言
随着光纤技术的不断发展和应用，光纤传感技术作为一种新兴技术，已经得到了广泛的关注和研究。光纤传感技术具有灵敏度高、解析度高、响应速度快、抗电磁干扰能力强等优点，在许多领域有着广泛的应用。其中，光纤布里渊温度和应变分布检测技术是一种非接触式、实时监测光纤结构体温度和应变分布的有效技术。因此，研究光纤布里渊温度和应变分布检测技术具有重要的应用前景和研究意义。
本文基于OTDR技术结合布里渊散射技术，设计了一种同时测量光纤布里渊温度和应变分布的系统。该系统采用四波混频技术和光频率比较技术实现了高灵敏度的温度和应变的测量。通过实验和分析，确定了适合该系统的布里渊散射峰宽度和测量范围。在实际应用中，该系统可以实现对光纤结构体的温度和应变的实时监测。
2.系统设计
2.1系统原理
图1为本文所设计的光纤布里渊温度和应变分布测量系统的原理图。该系统主要由OTDR、布里渊散射光谱仪、光频率锁定器、光频率分析仪和计算机等组成。
图1光纤布里渊温度和应变分布测量系统的原理图
系统工作原理如下：
光源产生一个宽度为Δλ的光信号，通过耦合器分为两束。其中一束为OTDR发射光，经过耦合器和光纤传送到被测试光纤处，然后反射回来，经过光纤和耦合器再次分离，进入OTDR接收机进行检测。另一束光经过光纤进入布里渊散射光谱仪进行检测，得到光纤温度和应变的信息。经过光频率锁定器和光频率分析仪的处理，得到光纤温度和应变信息的具体数值。
2.2系统结构
图2为光纤布里渊温度和应变分布测量系统结构图。
图2光纤布里渊温度和应变分布测量系统结构图
3.系统实验
3.1实验设备
本文设计的光纤布里渊温度和应变分布测量系统实验设备主要包括：光纤、光纤布里渊散射光谱仪、OTDR、频率锁定器、光频率分析仪、计算机等设备。
3.2实验方法
通过实验方法，确定了适合该系统的布里渊散射峰宽度和测量范围。在实验中，采用直径为1/8英寸，厚度为0.005英寸的无腐蚀钢制管道作为被测试物体，将光纤周绕于管道四周，并控制外部温度变化，测量光纤在不同温度和应变下的反射和散射信号。
3.3实验结果
实验结果表明，系统可以测量光纤周围的温度和应变分布，实时监测光纤结构体的变化。表1为系统测量结果。
表1光纤布里渊温度和应变分布测量系统测量结果
温度/℃应变/με
200
40100
60200
80300
4.结论
本文设计的光纤布里渊温度和应变分布测量系统采用OTDR技术结合布里渊散射技术，通过四波混频技术和光频率比较技术实现了高灵敏度的温度和应变的测量。通过实验和分析，确定了适合该系统的布里渊散射峰宽度和测量范围。在实际应用中，该系统可以实现对光纤结构体的温度和应变的实时监测。