[发明专利]一种曲率测量方法在审
申请号: | 201510777337.8 | 申请日: | 2015-11-13 |
公开(公告)号: | CN105371785A | 公开(公告)日: | 2016-03-02 |
发明(设计)人: | 唐明;赵志勇;付松年;童维军;李博睿;韦会峰 | 申请(专利权)人: | 华中科技大学 |
主分类号: | G01B11/255 | 分类号: | G01B11/255 |
代理公司: | 北京华沛德权律师事务所 11302 | 代理人: | 房德权 |
地址: | 430074 湖北*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 曲率 测量方法 | ||
技术领域
本发明涉及光纤传感技术领域,尤其涉及一种曲率测量方法。
背景技术
分布式传感技术是一种将光纤链路上的每一点都作为传感元件的技术,光纤既作信息传输媒介,同时又作传感元,它可以连续测量沿光纤分布的环境参量,且传感长度可达几十公里。鉴于其出色的技术解决方案和低廉的成本,分布式光纤传感器在石油管道、桥梁、大坝、隧道、电力线、房屋建筑、飞行器、地震预警、边防等诸多领域都有应用,是集智能化与环保于一身的理想的分布式测量工具。
基于布里渊散射的分布式光纤传感器是应用最广泛的分布式光纤传感器,包括BOTDR(Brillouinopticaltime-domainreflectometry,布里渊光时域反射仪)、BOTDA(Brillouinopticaltime-domainanalysis,布里渊光时域分析仪)、BOCDR(Brillouinopticalcorrelationdomainreflectometry,布里渊相关域反射仪)、BOCDA(Brillouinopticalcorrelationdomainanalysis,布里渊相关域分析仪)等。
其中,BOTDR/A是基于光脉冲的时域信息来实现定位的,而待测参量可通过测量布里渊频移来获知。光纤中的布里渊散射光相对于泵浦光有一个频移,称为布里渊频移,由下式给出:
其中,νB是布里渊频移,n是光纤纤芯的折射率,νA是光纤中的声速,λ是泵浦光的波长。当光纤所处环境的温度发生变化或受到应力作用时,会引起布里渊频移量发生变化,所以通过测量布里渊散射光的频移量就可以获知该点的温度和应力的变化量。
BOCDR/A同样是基于布里渊散射实现分布式测量的分布式传感器,不同点在于,在BOCDR/A中,泵浦光和探测光都是同频调制的连续光,在光纤中只有当泵浦光和探测光的频率差为布里渊频移时,才会产生受激布里渊散射,出现布里渊增益相关峰。通过改变调制频率,可以改变相关峰的位置,由此实现对空间的定位和信息提取,达到分布式测量的目的。
以往,绝大多数的分布式传感系统所采用的都是普通的单模光纤。近年来,也有人研究了基于光子晶体光纤、保偏光纤、少模光纤等特种光纤的分布式传感系统。目前,分布式传感技术只能测量温度和应力,这是因为温度和应力的变化都会导致光纤折射率及声子速率发生变化。由布里渊频移的公式(1)可知,此时对应的布里渊频移也会发生变化,这是布里渊测温及测应变的原理。但是目前,传统的布里渊传感技术只能测量纵向的应变,而无法测量横向的应变(即曲率),即传统的分布式传感技术只能测量沿光纤长度方向上的应变,而无法测量垂直于光纤方向上(横向)的应变,因而在实际应用中仍然存在较大的局限性。
发明内容
本发明实施例通过提供一种曲率测量方法,解决了现有技术中无法测量曲率的技术问题,实现了提高分布式传感技术的适用性技术效果。
本发明实施例提供了一种曲率测量方法,包括:
通过分布式传感系统测量沿光纤链路的布里渊频移的变化量ΔνB;其中,所述分布式传感系统中所采用的光纤为含有偏心纤芯的光纤;
通过公式计算得到弯曲半径R,并得到曲率;其中,η为曲率响应系数,νB为未发生弯曲时初始的布里渊频移,d为外层芯距光纤几何中心的距离,θ为弯曲方向按顺时针方向到纤芯径向的角度。
进一步地,所述通过公式计算得到弯曲半径R,并得到曲率,具体包括:
通过所述公式计算得到所述弯曲半径R,对所述弯曲半径R求倒数,得到曲率。
进一步地,所述曲率响应系数η通过拟合得到。
进一步地,所述曲率响应系数η通过拟合得到,具体包括:
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