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光纤传感网络研究新进展

2015-04-30 09:12
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  随着光纤传感组网技术的发展,构建大容量、长距离、高精度的光纤传感网络成为当下光纤传感技术的研究热点之一。近年来,时分复用、波分复用、频分复用以及混合复用技术等在准分布式光纤传感组网技术中得到了极为广泛的应用。传统传感网络中的时分复用技术常需要各类调制器以产生信号光脉冲,其大大增加了传感组网的成本。同时现有传感网络需耗费更多的人力与物力对网络进行实时的故障监测,这无疑阻碍着光纤传感网络在工程实际应用中的生存性。

  武汉光电国家实验室、光学与电子信息学院夏历副教授领导的研究组设计出一种基于光学混沌及混合时分波分复用技术的大容量准分布式光纤传感网络(图1)。该设计中,探测光不再是脉冲光,而是由SOA环腔产生的一种类噪声的连续宽谱光信号,即宽谱混沌光。通过采用混合时分波分复用技术,传感网络中传感单元啁啾布拉格光纤光栅的复用量得到极大的提升,理论分析可支持512个传感节点的同时接入能力。结合啁啾布拉格光栅的强度解调技术及混沌光的互相关算法,可实现准分布式的光纤传感参量的测量,也可对各个传感单元进行精确定位。同时,该传感网络自身具有实时光纤故障监测功能,故障点测量空间分辨率高达2.8厘米(图2),这一独特优势极大地提升其在工程应用中的生存性与可靠性。

  2015年2月9日,该项研究成果“光学混沌及混合时分波分复用技术用于具有实时故障监测功能的大容量准分布式光纤传感网络”(OpticalchaosandhybridWDM/TDMbasedlargecapacityquasi-distributedsensingnetworkwithreal-timefiberfaultmonitoring)在OpticsExpress(Vol.23,No.3,2015)上发表。

  该项工作得到了国家自然科学基金重大项目(项目编号:61290315)的资助。

  图1大容量准分布式传感网络原理图

  图2(a)不受应力作用与受应力作用下的相关谱;(b)自相关峰的半高全宽

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