產(chǎn)品分類 
         
         
        
         
      
       
      
     
      
   
      
      
   
      
    
    
    
      當(dāng)前位置： 首頁 > 工業(yè)控制產(chǎn)品 > 自動化控制 > 導(dǎo)軌式開關(guān)電源 > 單相導(dǎo)軌開關(guān)電源
      
    
  
      
    
      
      
      
        
      
        
      
        
      類型分類：
      
        
      
         科普知識 
        
      
        
      
        
      
        
      數(shù)據(jù)分類：
      
        
       單相導(dǎo)軌開關(guān)電源
      
        
      
        
      
      
      
 
      
      
         
      
             
      拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的研究進展和典型應(yīng)用
      
             
      發(fā)布日期：2022-07-16                  點擊率：69   
      
         
      
         
      
            
      本文介紹近年來拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的研究進展和典型應(yīng)用，目標是讓該領(lǐng)域和相關(guān)領(lǐng)域的讀者能充分了解這一重要技術(shù)，并提供了一個可行的研究進程路線圖。文章內(nèi)容從分布式光纖傳感技術(shù)的重要性、拉曼分布式光纖傳感技術(shù)特點與應(yīng)用、高測溫精度拉曼分布式光纖傳感技術(shù)和高空間分辨率拉曼分布式光纖傳感技術(shù)這四個方面進行了綜述。
      

      
光纖傳感技術(shù)
      

      
1、分布式光纖傳感技術(shù)的重要性
      
光纖傳感技術(shù)已成為當(dāng)今世界令人矚目、發(fā)展迅猛的高新技術(shù)之一，它與通信技術(shù)、計算機技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。分布式光纖傳感技術(shù)因可實現(xiàn)光纖沿線任意位置多種物理量的實時監(jiān)測，成為國內(nèi)外研究和發(fā)展的重點，是國際競爭戰(zhàn)略的重要標志性產(chǎn)業(yè)技術(shù)。據(jù)光纖傳感協(xié)會(FOSA)統(tǒng)計，2017年底全球分布式光纖傳感產(chǎn)業(yè)規(guī)模已覆蓋70多個國家、1300多個應(yīng)用項目，中國(11.3%)、德國(9.4%)、美國(6.5%)分列部署應(yīng)用前三位。
      

      
歐盟地平線2020計劃(Horizon 2020)中明確指出了搭建一套世界領(lǐng)先的光纖神經(jīng)傳感系統(tǒng)(FINESSE)，匯集歐洲頂尖的26所大學(xué)、科研機構(gòu)、科技公司，開發(fā)一套新型光學(xué)“人工神經(jīng)系統(tǒng)”，通過先進的分布式光纖傳感技術(shù)，對人為活動、自然運動等潛在的危險或損害行為進行監(jiān)測預(yù)警，以可持續(xù)地利用自然資源和資產(chǎn)助力實現(xiàn)安全和節(jié)能的歐洲。我國“十四五”時期，新一代信息技術(shù)、深海空天開發(fā)、智慧交通強國、智慧城市建設(shè)等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域?qū)⒈贿M一步發(fā)展壯大，分布式光纖傳感技術(shù)作為核心傳感科技之一，具有無可替代的戰(zhàn)略價值和巨大的科學(xué)研究價值。
      

      
2、拉曼分布式光纖傳感技術(shù)特點及應(yīng)用
      
拉曼分布式光纖傳感技術(shù)憑借其抗電磁干擾、耐腐蝕、環(huán)境適應(yīng)性強等特點，已廣泛應(yīng)用于國家大型基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測領(lǐng)域，如圖1所示。主要包括以下應(yīng)用領(lǐng)域，包括城市地下(綜合)管廊安全監(jiān)測、能源輸送管道泄漏監(jiān)測、水利大壩滲漏監(jiān)測、路面結(jié)冰或隧道火災(zāi)等交通基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測、智能電網(wǎng)安全監(jiān)測、大型煤礦設(shè)備溫度安全監(jiān)測等領(lǐng)域。
      

      
拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域
      
圖1 拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域
      

      
3、高測溫精度拉曼分布式光纖傳感技術(shù)
      
測溫精度是拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的關(guān)鍵性能指標。為了提高系統(tǒng)的測溫精度，國內(nèi)外研究者主要提出以下技術(shù)方案：
      

      
①光纖衰減補償方案
      
該方案通過補償拉曼斯托克斯光和拉曼反斯托克斯光的光衰減差異，或修正光纖沿線衰減隨距離變化的問題用以提高系統(tǒng)的測溫精度。該方案主要包括以下技術(shù)方法，分別是：
      
◆雙光源泵浦技術(shù)
      
◆基于光纖反射鏡的自校準技術(shù)
      
◆雙端環(huán)路解調(diào)技術(shù)
      
◆全光纖衰減定標補償技術(shù)
      
◆差分衰減擬合技術(shù)
      

      
②拉曼散射信號信噪比提高方案
      
該方案通過提升拉曼散射信號的信噪比來優(yōu)化系統(tǒng)的測溫精度，主要包括以下技術(shù)方法，分別是：
      
◆散射信號算法去噪技術(shù)
      
◆脈沖編碼技術(shù)
      
◆瑞利光噪聲抑制技術(shù)
      
◆定標光噪聲抑制技術(shù)
      

      
③優(yōu)化拉曼傳輸和解調(diào)方程方案
      
該方案通過修正拉曼傳輸和解調(diào)方程，用以修正系統(tǒng)誤差來提高系統(tǒng)的測溫精度。該方案主要包括以下技術(shù)方法，分別是：
      
◆光纖模式色散補償方案
      
◆APD溫敏補償方案
      
◆拉曼傳輸方程溫敏系數(shù)補償方案
      

      
④斜率輔助解調(diào)技術(shù)
      
該方案通過拉曼散射信號在溫變區(qū)下降沿的斜率輔助系數(shù)用以計算光纖沿線的分布式光纖溫度變化信息。該技術(shù)可以在厘米量級溫變區(qū)實現(xiàn)高精度探測。
      

      
4、高空間分辨率拉曼分布式光纖傳感技術(shù)  
      
空間分辨率是拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的另一關(guān)鍵性能指標。現(xiàn)有基于脈沖光時域反射原理的拉曼分布式光纖傳感技術(shù)，光纖沿線任意位置處解調(diào)的溫度信息為該位置空間分辨率長度內(nèi)所有位置點溫度的平均值。當(dāng)待測光纖長度小于系統(tǒng)傳感空間分辨率時，系統(tǒng)測量溫度會與實際環(huán)境溫度存在較大的測量誤差。
      

      
為了提高系統(tǒng)的空間分辨率，國內(nèi)外研究者主要提出以下技術(shù)方案：
      
①基于單模光纖的脈沖調(diào)制方案
      
相較于傳統(tǒng)多模光纖傳感方案，單模光纖色散較小，其傳感空間分辨率不隨傳感距離增加而逐漸惡化。此外，該方案可以在抑制光纖受激拉曼非線性效應(yīng)的前提下提高耦合至傳感光纖的光通量，進而提高拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的傳感距離
      

      
②特種光纖傳感方案
      
該方案基于特種光纖抑制光纖模式色散，進而優(yōu)化系統(tǒng)傳感空間分辨率。特種光纖主要包括：
      
◆少模光纖
      
◆低水峰光纖
      

      
③混沌壓縮相關(guān)解調(diào)方案
      
該方案將混沌信號代替?zhèn)鹘y(tǒng)脈沖光源作為傳感激光，結(jié)合相關(guān)探測方案優(yōu)化系統(tǒng)空間分辨率。太原理工大學(xué)李健和張明江等人基于該方案仿真實現(xiàn)了5mm的空間分辨率，這是目前基于拉曼分布式光纖傳感技術(shù)理論上所實現(xiàn)的最高空間分辨率。
      

      
④窄脈寬傳感解調(diào)法
      
該方案通過壓縮光源脈寬進一步優(yōu)化系統(tǒng)傳感空間分辨率。瑞士西北應(yīng)用科學(xué)與藝術(shù)大學(xué)提出一種基于偏振無關(guān)超導(dǎo)納米單光子探測的拉曼分布式光纖傳感方案，該技術(shù)結(jié)合窄脈寬傳感探測信號實現(xiàn)了10.0 cm的空間分辨率。這是目前實驗上基于拉曼分布式光纖傳感技術(shù)的最優(yōu)空間分辨率。
      

      
5、前景與挑戰(zhàn)  
      
拉曼分布式光纖傳感技術(shù)是一種新型的綜合傳感技術(shù)。在系統(tǒng)研發(fā)和應(yīng)用過程中，由于其抗電磁干擾、遠距離檢測等優(yōu)越的性能特點，被用廣泛應(yīng)用特殊的工業(yè)安全監(jiān)測領(lǐng)域，尤其是在惡劣環(huán)境和偏遠地區(qū)。經(jīng)過近半個世紀的研究和發(fā)展，傳感系統(tǒng)仍面臨若干理論和實踐問題。為滿足更廣泛的實際應(yīng)用需求，基于傳感原理和當(dāng)前需求，拉曼分布式光纖傳感未來發(fā)展的主要趨勢包括以下幾個方面。
      

      
①多參量傳感與監(jiān)測
      
多數(shù)工程應(yīng)用領(lǐng)域迫切需要拉曼光纖分布式傳感器結(jié)合多種光纖傳感方案，實現(xiàn)各種物理量的協(xié)同測量，包括溫度、應(yīng)變、振動等。
      

      
②優(yōu)化傳感距離
      
受限于拉曼后向散射信號相對較弱的信噪比，目前商用拉曼分布式光纖傳感器的有效感應(yīng)距離大多維持在10.0~30.0 km。
      

      
③智能光纖網(wǎng)絡(luò)建立
      
面向智能光纖網(wǎng)絡(luò)的拉曼分布式光纖傳感儀應(yīng)具備：
      
◆狀態(tài)監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警等功能。
      
◆能夠應(yīng)用于多位置、多參數(shù)、多用途的測量場合。
      
◆能夠形成具有動態(tài)實時監(jiān)控的智能光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)。
      

      
在未來發(fā)展方面，將拉曼分布式光纖傳感技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通信技術(shù)等知識密集型技術(shù)相結(jié)合，或者，將自適應(yīng)或深度學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到系統(tǒng)中，自動創(chuàng)建與應(yīng)用環(huán)境一致的模型，使系統(tǒng)更加智能，提高系統(tǒng)的實用性和適應(yīng)性。
      

      
綜上，本研究為諸多現(xiàn)階段所面臨的問題，提供了有效的解決方案，使得拉曼分布式光纖傳感技術(shù)可以在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮效能。本論文可以激勵研究人員充分挖掘拉曼分布式光纖傳感技術(shù)在光子學(xué)及其眾多應(yīng)用和交叉學(xué)科等方面的潛力，我們相信拉曼分布式光纖傳感技術(shù)將在下一代信息傳感技術(shù)中發(fā)揮更重要的作用。
      
作者：李健、張明江
      

      
相關(guān)閱讀
      
光纖測溫技術(shù)的六種典型應(yīng)用
      
光纖熔接所需工具及光纖熔接方法
      

      
      
             
      
         
      
             
      
              
              
              
              
              
              
            
      
            
            
      下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
      
            
      上一篇： 如何理解閥門的閃蒸？
      
         
      
      
       
                 
         
             
           
      
    
      
 
   
    
   
   
   
   
      
        
         
    
      
    
  





主站蜘蛛池模板：
无码人妻久久一区二区三区蜜桃
|
久久国产午夜精品一区二区三区|
国产成人久久精品一区二区三区
|
精品久久久久久无码中文字幕一区|
久久久99精品一区二区|
无码人妻精品一区二区三18禁
|
波多野结衣高清一区二区三区
|
日本一区二区高清不卡|
国产福利精品一区二区|
大伊香蕉精品一区视频在线|
亚洲国产欧美日韩精品一区二区三区|
日本夜爽爽一区二区三区|
99国产精品欧美一区二区三区|
久久亚洲国产精品一区二区|
波多野结衣一区二区三区高清av
|
亚洲日本中文字幕一区二区三区
|
能在线观看的一区二区三区|
大香伊蕉日本一区二区|
无码精品一区二区三区在线|
免费无码一区二区三区蜜桃|
插我一区二区在线观看|
国产suv精品一区二区33|
国产一区二区三区在线看|
精品少妇一区二区三区视频|
国产精品视频一区二区三区无码|
国产熟女一区二区三区四区五区
|
色狠狠一区二区三区香蕉|
97人妻无码一区二区精品免费|
精品一区精品二区制服|
国产一区二区三区播放心情潘金莲|
午夜DV内射一区区|
久久国产香蕉一区精品|
无码av免费一区二区三区试看|
日韩好片一区二区在线看|
国产伦精品一区二区三区不卡|
无码精品人妻一区|
国模大尺度视频一区二区|
国产在线精品一区二区不卡麻豆|
国产精品特级毛片一区二区三区|
99久久精品日本一区二区免费
|
久久精品一区二区三区四区|