高精度双斜坡辅助式混沌布里渊光纤动态应变传感

• 作者: 王亚辉 赵乐 胡鑫鑫 郭阳 张建忠 乔丽君 王涛 高少华 张明江
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 混沌激光 动态应变传感 斜坡辅助 布里渊光相关域分析
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 总论|GENERAL
• 页码范围: 66-75
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.70.20201892

摘要

近年来,基于受激布里渊散射的分布式光纤传感技术已广泛应用于土木结构健康监测、灾害预警、国防安全等诸多领域,振动等动态参量的实时传感和精准检测已成为备受瞩目的研究热点.本文提出一种基于增益开关调制和双斜坡辅助的混沌布里渊光相关域分析传感技术,实现高精度、大范围动态应变监测.首先,理论分析了单斜坡辅助系统中混沌激光固有的时延特征和功率随机波动特性对测量精度的影响和限制;然后,利用增益开关调制产生48.6 dB的高消光比脉冲,使得混沌信号时延旁瓣和非零基底诱发的噪声场被大幅抑制,仿真结果表明声波场信噪比提升3.31 dB,实验测得混沌布里渊增益谱信号背景噪声比提升1倍,动态应变测量精度由 ±40.2μe提高至 ±23.1μe;最后,利用双斜坡辅助技术,消除混沌激光固有功率波动的影响,动态应变测量精度进一步提升至 ±8.1μe,系统稳定性良好,且动态范围仍保持800μe,为现代传感网络的高精度、大范围动态应变监测提供了一种新的解决方案.