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基于BOTDR的区段煤柱水平变形监测: 2024年; 针对煤柱内部微裂纹萌生、变形破坏等潜在安全隐患,利用布里渊光时域反射(BOTDR)分布式光纤传感技术进行煤柱水平变形监测。首先,根据煤柱破坏碎胀特性理论分析,建立了光纤轴向应变与水平变形的转化方法;其次开展室内试验确定了金属基索状传感光纤轴向拉伸响应情况,并根据煤柱变形破坏规律修正了应变系数,最后以陕西大柳塔煤矿活鸡兔井为工程背景,对22206工作面区段煤柱水平变形实现现场监测。监测结果表明:区段煤柱采动侧和未采动侧存在明显的水平变形差异,采动侧变形量最大,约为未采动侧的5倍,但煤柱整体水平变形较小,仅出现弹性变形,煤柱较稳定;煤柱变形分区明显,呈现中部为弹性核区,两侧为塑性破坏区的分区特征;工作面从测点前20m推进至测点后40m时,煤柱水平应变呈指数增长,远离测点之后变形趋于稳定,反映煤柱变形与采动应力扰动之间的动态关联;通过分析煤柱水平应变与垂直应力,发现两者呈指数相关关系,定量建立了煤柱水平应变与垂直应力关系式,说明煤柱变形与破坏很大程度上取决于采动应力的分布与演化。利用BOTDR技术对区段煤柱内部变形进行监测可以精确获取区段煤柱内部的微观变形信息,对于煤柱留设尺寸确定、围岩控制及采空区压力评估等具有重要指导意义。; 柴敬郝鸿儒杨健锋高登彦高奎英陈建华杨磊刘泽宇; 关键词：分布式光纤区段煤柱煤柱稳定性

基于拉曼放大的长距离BOTDR传感系统研究: 2024年; 布里渊光时域反射(BOTDR)系统可实现沿传感光纤的全分布式温度和应变传感,然而由于光纤损耗的存在,布里渊信号光在长距离传输后往往会淹没在噪声中,信噪比极低。对此,利用拉曼泵浦对光纤全段布里渊信号的增益效果,研究拉曼放大前后系统在测量距离方面的差异和不同泵浦功率对应的放大曲线。通过实验验证了基于拉曼放大的BOTDR传感系统测量距离可提高至100 km量级;在50 m空间分辨率下,成功实现了光纤末端103 km处的温度测量,获得了2.19℃的测量精度。; 范敏张明红朱阳赵航航郑扬亮张礼昌石延辉李玉华袁孝红尹国路; 关键词：光纤光学布里渊散射分布式传感拉曼放大

基于块匹配三维滤波算法的长距离BOTDR系统研究: 2024年; 长距离布里渊光时域反射仪(BOTDR)存在光信号衰减较大、信噪比较低的问题,致使待测光纤信号功率极弱处所测得的布里渊频移(BFS)波动幅度及噪声明显增大。采用块匹配三维滤波算法(BM3D)对BOTDR测量信号进行降噪以提升系统测量精度。阐述了BOTDR信号特征,分析了基于BM3D的BOTDR降噪原理,搭建了基于后向拉曼放大方法的长距离BOTDR系统,并在100 km传感光纤上进行了实验验证。研究结果证明,在20 m空间分辨率及100次累加平均次数下,BM3D算法降噪前后光纤全段BFS波动幅度由±15.761 MHz降至±2.276MHz,均方根误差(RMSE)由6.477 MHz降至1.028 MHz。同时,降噪后光纤全段BFS波动幅度分布平滑,有效抑制了信噪比较低处BFS波动的大幅增加,进一步证明了该算法的有效性。; 刘羽婷张建国白清姚志玺王璇王宇靳宝全; 关键词：光纤传感

基于BOTDR分布式检测技术的光缆隐蔽性缺陷识别: 2024年; 提出基于布里渊光时域反射(Brillouin optic time domain reflectometer,BOTDR)分布式检测技术与解调信号的光缆隐蔽性缺陷识别方法,识别检测光缆隐蔽性缺陷。在生产阶段将光纤植入多股碳纤维导线复合芯内部作为传感器,依据BOTDR技术与光时域反射(optic time domain reflectometer,OTDR)技术原理,构建关于碳纤维导线光缆隐蔽性检测的分布式传感系统,利用光纤对温度、应力、传播损耗的高精度感知,多维度地分析碳纤维导线光缆的隐蔽性缺陷及位置分布,实现光缆的隐蔽性缺陷识别。利用morlet小波解调布里渊散射信号,提取包络信息,去除信号噪声,采用列文伯格-马夸尔特算法,拟合布里渊散射谱数据,精确估计最优Brillouin频移量参数,提升整体缺陷识别精度。实验证明:该方法可以准确地对光缆的隐蔽性缺陷进行表征,实现多股碳纤维导线光缆隐蔽性缺陷的快速、有效识别,促进碳纤维导线光缆更好地应用于增容、大跨越等工程中。; 夏彦卫贾伯岩庞先海丁立坤王怡欣; 关键词：信号解调

一种长距离BOTDR通信的光纤信号监测系统: 本发明提出了一种长距离BOTDR通信的光纤信号监测系统，应用于分布式光纤传感器通讯中，其特征在于，系统包括：采集模块，采集模块用于采集每段光纤的光功率数据、光纤温度数据和应变数据；预处理模块，用于对采集模块采集的数据进行...; 李玉华李雨晨王朝龙黄俊森王顺

融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统研究: 2024年; 采用单模光纤获取布里渊频移并利用多模光纤进行拉曼测温补偿,是工程应用中常用的温度应变双参量传感方法。但其存在传感光缆结构复杂、应用成本高的缺点。基于双路光开关分时复用,搭建了面向单芯单模光纤的拉曼散射和布里渊频移融合探测系统,实现了温度与应变解耦测量。分析了双参量传感测量原理,构建了拉曼散射辅助的BOTDR实验系统,并采用小波降噪算法进行数据处理。实验证明,该系统在3 m空间分辨率下,测量距离可达9 km,温度测量结果波动范围为±1.5℃,温度波动均方根误差(RMSE)为0.808℃,应变解调结果波动范围为±117με,应变波动均方根误差(RMSE)为72.04με。研究表明,融合拉曼散射的BOTDR温度应变解耦传感系统可有效解决单模光纤传感过程中交叉敏感问题,为后续的工程化应用提供了理论基础和解决方案。; 蒋心雄白清闫剑锋白卫东王宇靳宝全; 关键词：布里渊散射拉曼散射

利用局部受激散射激励提升紧凑型低成本BOTDR系统探测精度: 2024年; 提出一种利用局部受激布里渊散射(SBS)提升布里渊光时域反射(BOTDR)系统的检测精度的方法。实验中使用20 ns的泵浦脉冲,设置脉冲频率为40 kHz,在23℃温度下对1009 m待测光纤进行测量,然后设置脉冲频率为20 kHz,对2019 m待测光纤进行测量,比较不同电流下频移分布的均方根误差(RMSE)。使用50 ns的泵浦脉冲,设置脉冲频率为20 kHz,对2000 m待测光纤上前端和后端各50 m长度光纤水浴加热至50℃并进行测量。实验结果说明尽管发生的SBS会减小BOTDR系统的传感距离,但却能够在一定程度上提高温度/应变的探测精度。与传统BOTDR系统相比,所提系统利用局部SBS提高了BOTDR系统特定距离上的探测精度,使得紧凑型低成本BOTDR系统的工程实用性得以提高。; 刘鑫煜陈理平陈玉明李拥政黄秋茗陈映恺郭林峰徐小敏; 关键词：光通信受激布里渊散射

BOTDR系统中利用暗脉冲获得布里渊增益谱的方法: 本发明公开了BOTDR系统中利用暗脉冲获得布里渊增益谱的方法，包括步骤1、安装布里渊增益谱检测组件；步骤2、确定泵浦下降时间；步骤3、确定空间分辨率为泵浦下降时间的函数；步骤4、形成矩形脉冲，包括沿时间顺序交错排列的明脉...; 马丁忆郑永红乐晨朱海军钟振涛刘江涛刘阳付林林李拥政郭林峰徐小敏

BOTDR系统中受激现象的研究及应用: 陈映恺

一种STFT-BOTDR系统中微弱频移信号位置识别方法: 本发明提出了一种STFT‑BOTDR系统中微弱频移信号位置识别方法，涉及分布式光纤传感领域，主要是通过光纤沿线上相邻两点的布里渊增益谱谱线相减，得到差谱线，若发现差谱线存在发生明显的起伏现象，则将此时差谱线对应的位置作为...; 刘鑫煜高波付林林王笑微朱海军刘江涛钟振涛李拥政郭林峰徐小敏

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