布里淵散射型分布式光纖溫度傳感器頻域分析法

布里淵散射型分布式光纖溫度傳感器頻域分析法

布里淵散射光也是光在光纖中傳輸時(shí)由非彈性光子與熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲子發(fā)生的一種非彈性碰撞。散射光的頻移量與溫度的關(guān)系式為，其中T0為參考溫度，Vb(T0)為溫度為T0時(shí)的頻移，Ct為溫度系數(shù)如果讓泵浦光和探測(cè)光分別從光纖的兩頭注入，并且當(dāng)兩者的頻率差在光纖中某區(qū)域與布里淵頻移量相等時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)。若泵浦光能量較高，則泵浦光的能量就會(huì)向探測(cè)光轉(zhuǎn)移，利用此物理過程可以實(shí)現(xiàn)溫度的分布式測(cè)量。
基于布里淵頻域分析法(BOFDA)的分布式光纖傳感器也是通過網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)出光纖的復(fù)基帶傳輸函數(shù)，從復(fù)基帶傳輸函數(shù)的幅值和相位來提取所攜帶的溫度信息，達(dá)到溫度的分布式測(cè)量。

圖2 布里淵光頻域分析法原理框圖

由前面的分析可知，當(dāng)探測(cè)光的調(diào)制頻率與布里淵散射頻移相等時(shí)，在光纖中就會(huì)產(chǎn)生布里淵增益效應(yīng)。根據(jù)相應(yīng)頻率的脈沖響應(yīng)函數(shù)的幅值，并聯(lián)合頻移-溫度關(guān)系式，可計(jì)算出受擾溫度點(diǎn)的溫度大小。另外，根據(jù)空間脈沖響應(yīng)函數(shù)的位置關(guān)系可得受擾溫度點(diǎn)的位置。