激光二极管与发光二极管的带宽及效率的比较 单模光纤必须采用能发射单一光谱的激光二极管，它在传导过程中的发散损耗较小，稳定性较高。

相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)因其优良的综合性能成为目前最主要的入侵和振动分布式传感监测方法之一。总结了φ-OTDR分布式光纤传感监测系统的光源技术、传感头技术和信号解调技术的研究进展，对各部分的最新研究成果进行了评述，对其创新性和存在的问题进行了分析。阐述了微分振幅检波技术和直接相位解调技术的工作原理，并对两种解调方法进行了比较：微分振幅检波技术从散斑图样来解调相位信息是艰难的，它是一种非直接的、定性的测量方法；直接相位解调技术是一种直接的、定量的测量方法，可以应用于动态测量以及光纤水听器中，但受相干散斑衰落的影响较大。最后展望了基于φ-OTDR的分布式光纤传感监测技术的应用前景。

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针对当前光纤电流传感器较难同时实现较高灵敏度和较好稳定性的问题, 根据法拉第效应, 从理论上建立了基于琼斯矩阵的直通式、反射式全光纤电流传感器的数学模型; 利用OptiSystem软件进行仿真, 得到直通式、反射式全光纤电流传感器的线性灵敏度分别为0.24和0.37。提出了光纤环形衰荡结构, 将强度调制转换为时间调制, 从而消除了光源及外界环境对系统性能的影响, 使系统同时实现较高的灵敏度和较好的稳定性。通过理论及实验证实了该方案的可行性。

随着现代科学技术的发展，光纤传感器技术迅速崛起，并越来越多的应用于日常生活的方方面面，大有取代电子传感器的趋势。近年来，传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。在新兴的物联网技术推动下，如何将光纤传感器与物联网技术完美融合无疑将成为当今科学技术研究的热点问题。 　　1 物联网 　　1．1 物联网的概念 　　笼统来说，物联网就是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。具体来说，物联网就是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把物品与互联网连接起来进行

3.2 基于DAS的石油管道安全监测系统 当Φ-OTDR采用相位解调时, Φ-OTDR具备 探测外界振动和声波变化的能力, 包括声波的幅 度、频率、相位信息. 在石油工业界, DAS已经展 现出前所未有的应用前景. 在国外, 率先开展DAS 应用的是英国的Optasense 和Silixa公司, 应用的 类型主要分为两类: 地震波检测和石油管道安全监 测, 覆盖了石油工业的勘探、生产、运输三个过程, 具有重要的经济意义和社会意义 [54,55]. 国内虽然 开展Φ-OTDR 的研究虽然较早, 但是DAS 的研究 与应用较晚, 相比国外仍有较大差距. 早在2008年, Optosense就致力于DAS在石油 管道安全监测的应用, 提出了 “zero pipeline inci- dents”(零管道事故)的口号, 主要致力于管道安全 的两个方面: 一是第三方干扰 (TPI), 也就是对于 潜在的或者正在实施的对管道的第三方破坏行为, 包括对于管道的机械挖掘、人为挖掘、重型车辆等 进行提前预报或报警; 二是提供新型的多个模式的 管道泄漏探测, 比如管道的腐蚀导致的管道泄漏. 由于国内的大部分石油管道安全事故主要是 由偷盗油对管道的破坏造成的, 因此对于泄漏检测 的需求要远远大于对于TPI检测的需求. 石油管 道的盗油活动, 不仅造成石油产品的损耗, 带来直 接的经济损失, 更重要的是, 由于盗油者对管道的 破坏很可能造成环境的污染, 带来严重的生态灾 难 [55]. 盗油活动所有的过程, 均会在管道形成地 震波, 而目前国内的管道增压站之间的通信, 均采 用光纤通信, 而光纤通信链路与石油管道是并行铺 设, 且相隔较近, 因此TPI 入侵动作产生的地震波 会较好地传递到通信光纤上. 因此, DAS从增压站 点的通信光缆接入, 就能够完成长距离入侵监测的 目的. 现场利用DAS进行管道TPI监测的具体实施 方案如图 25 所示. 光缆埋地深度从 1—2 m 不等. DAS置于增压站A处, 连接与石油管道并行的传感 光缆, 管道总长为 50 km. 现场的石油管道的情况 较为复杂, 靠近公路和铁路的地方较多, 车辆的振 动对监测系统产生较多的干扰, 因此需要对各种振 动信号进行识别, 以区分不同振动信号的类型, 最 终达到屏蔽绝大多数的干扰, 只对TPI入侵动作有 报警响应. A DAS B 50 km 图 25 基于DAS的石油管道安全监测系统的实施方案图 Fig. 25. Schematic diagram of the oil pipeline safety monitoring system based on DAS. 为了验证该系统的效果, 在光纤的尾端约 47 km处, 利用本实验室研发的DAS, 采集管线 附近的各种动作, 包括挖掘、走路、跑步、车辆产生 的振动信号. 测试位置离路边较近, 各类车辆, 特 别是重型车辆在经过该处管道时, 产生非常大的振 动信号, 容易造成误报警. 24 20 15 10 5 0 47000 47050 47100 47150 47200 47250 Distance/m T im e / s 47000 47350 图 26 距光缆垂直距离 1 m处刨地时, 振动幅度 -时 间 -距离的瀑布图 Fig. 26. Waterfall figure of vibration amplitude-time- distance when digging the ground at 1 m vertical dis- tance away from theoptical cable. 在测试点附近进行挖掘时, 得到的振动幅度时 间距离的瀑布图如图 26所示, 在 47250—47270 m 之间, 振动信号的幅值较大, 在瀑布图上体现为 随挖掘动作节奏出现亮点. 对上述空间位置处的 信号进行叠加, 得到在不同入侵动作时的振动时 域信号、自功率谱、短时傅里叶变换 (STFT)如 图 27所示. 074207-15

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基于.NET 3.0的光纤传感定位系统软件设计与实现，牟运帷，洪小斌，在飞速发展的光纤通信技术的带动下，光纤传感器技术取得了巨大的发展。光纤传感器以其抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀的和灵敏度较高