【扑鱼游戏APP】研究人员开发出跨度更大分辨率更高的光纤传感

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扑鱼游戏_为了修复老化的基础设施,监视现有的桥梁、水库及其他大型建筑,分布式光纤传感器需要新的光源来监视建筑承受的变形和温度变化。 但是,这种罕见的光纤传感器——受到激励布里渊衍射(SBS )引起的非线性光学现象——难以克服的空间范围和分辨率的允许。

现在西班牙和瑞士的研究者已经解决了这些困难,他们正在研究在短时间内在10公里的范围内,用厘米级的空间分辨率检测百万分之一的温度和应变的变化的方法。 该小组指出,由于该方案的分辨率较低,因此有必要在长距离的基础设施监视和更机械的生物医学环境中寻找武之地。 信号噪声SBS光纤传感器通过发送脉冲激光信号、即泵浦脉冲,遇到在一定长度的光纤中传播偏移传播的连续波(CW )探测器激光束。 (实质上,为了避免某些系统误差,这些系统通常用于两个CW探测器波,然后在与光纤材料特性相关的调制频率上区分两个列波,即所谓的双边带方法。

泵浦脉冲和光纤的非线性相互作用产生受激布里渊衍射(SBS )、非弹性斯托克斯和受激斯托克斯衍射,该衍射不改变脉冲光信号的频率分布。 这种所谓的布里渊频移,根据失真和温度而变化的光纤的材料性质各不相同。

因此,通过分析布里渊频移,可以检测出这些参数沿着光纤长度的变化。 西班牙和瑞士领导人研究小组设想将光纤传感方法的改进应用于大规模的基础设施项目和生物医学监测。 (图像来源:美国光学学会)基于SBS的光纤传感已经在各种基础设施建设中寻找有用的地方,但依然没有几个问题。 一个问题是监视范围受到限制。

根据最近的分析,跨度数公里的分析器所需的电力(以及光纤不受变形和温度变化)可能会干扰吸引脉冲信号,严重影响布里渊频移的正确观测。 另一个问题是有限的空间分辨率。 SBS依赖非线性的光和物质的相互作用产生声波,因此在时域技术中空间分辨率虽然微小,但不存在足够显着的时滞。 频率及相关域内的其他技术需要弥补SBS的缺点,但所需时间更幸运的是,测量沿着——光纤生产的百万点大约需要1小时或更长时间。

关于扫描问题西班牙和瑞士领导研究小组、西班牙阿尔卡拉大学和瑞士洛桑联邦理工大学(EPFL )的科学家们可能已经在寻找解决这些问题的方法。 他们通过深入研究信号扫描的实际细节,得出了与失真和温度变化有关的布里渊频移的结论。 在许多时域基于SBS的光纤传感系统中,通过平面扫描两个边带观测光束相对于相同泵浦频率的位移来确认频率偏移。

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但是,证明了该扫描方法是低分析仪功率下脉冲损耗的主要来源。 这是因为,在两个分析仪的边带和吸引脉冲之间无法分析的不平面能量传递——具有随着分析仪的功率减少而减少的效果。

研究小组通过改变扫描方法,边带观测光束维持相同的频率劣化(与鼓励光纤的斯托克斯和斯托克斯频率有关),以相关频率扫描输出泵浦光束需要显着降低信号噪声该方法意味着著观测光束的功率下限看起来更高,进而光纤传感系统的跨度看起来更长。 另外,通过避免泵送脉冲中的信号噪声,具有更高的空间分辨率。

在新技术中,不是比较相同频率的泵送脉冲来展开扫描,而是以斯托克斯和泵送斯托克斯的频率使两个边带观测光束稳定,避免了泵送脉冲中的电位噪声。 在必要的频率范围内扫描吸引脉冲得到布里渊频率响应。
(图像由A.Dominguez-Lopez等人取得)分辨率平均1厘米的研究者使用差分脉宽对,布里渊光学时域分析(DPP-BOTDA )实验测试了10公里宽的单模光纤。

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他们发现,该方法需要观测沿光纤生产的百万点布里渊频移,分辨率平均为1厘米,需要在光纤的远端检测3厘米的“热点”。 另外,因为系统维持在时域,所以这些功能需要在20分钟以内构筑,接近用于频率相关域方法时所需的时间。

该研究小组指出,除了在基础设施中的应用外,该技术还可以在其他领域使用。 新闻发布会的主要作者阿尔卡拉大学的AlejandroDominguez-Lopez说:“我们有这么大的监视点密度,所以传感器也可以用于航空电子和航空宇宙等领域,监视所有飞机的机翼研究者们还指出,该系统的高分辨率可能可以增进某些生物医学的应用,如检测乳腺癌中不存在的温度偏差。【扑鱼游戏】。

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