Skaidulinio atsitiktinio lazerio taikymas paskirstytam jutimui

2013 m. buvo pasiūlyta ir eksperimentais patikrinta nauja DRA koncepcija, pagrįsta aukščiausios klasės DFB-RFL siurbliu. Dėl unikalios pusiau atviros DFB-RFL ertmės struktūros, jo grįžtamojo ryšio mechanizmas priklauso tik nuo Rayleigh sklaidos, atsitiktinai paskirstytos pluošte. Aukštos eilės atsitiktinio lazerio spektrinė struktūra ir išėjimo galia pasižymi puikiu temperatūros nejautrumu, todėl aukščiausios klasės DFB-RFL gali sudaryti labai stabilų žemo triukšmo, visiškai paskirstytą siurblio šaltinį. Eksperimentas, parodytas 13(a) paveiksle, patvirtina paskirstyto Ramano stiprinimo koncepciją, pagrįstą aukšto lygio DFB-RFL, o 13(b) paveiksle parodytas stiprinimo pasiskirstymas skaidraus perdavimo būsenoje esant skirtingoms siurblio galioms. Iš palyginimo matyti, kad dvikryptis antros eilės siurbimas yra geriausias, kai stiprinimo lygis yra 2,5 dB, o po to seka atgalinis antros eilės atsitiktinis lazerinis siurbimas (3,8 dB), o pirminis atsitiktinis lazerinis siurbimas yra artimas pirmos eilės. dvikryptis siurbimas, atitinkamai Esant 5,5 dB ir 4,9 dB, atgalinis DFB-RFL siurbimo našumas yra mažesnis vidutinis stiprinimas ir stiprinimo svyravimai. Tuo pačiu metu šio eksperimento priekinio DFB-RFL siurblio efektyvusis triukšmo rodiklis skaidriame perdavimo lange yra 2,3 dB mažesnis nei dvikrypčio pirmos eilės siurblio ir 1,3 dB mažesnis nei dvikrypčio antrosios eilės siurblio. . Palyginti su įprastu DRA, šis sprendimas turi akivaizdžių visapusiškų pranašumų slopindamas santykinio intensyvumo triukšmo perdavimą ir realizuodamas viso diapazono subalansuotą perdavimą / jutimą, o atsitiktinis lazeris nejautrus temperatūrai ir turi gerą stabilumą. Todėl DRA, pagrįsta aukščiausios klasės DFB-RFL, gali būti Tai užtikrina mažo triukšmo ir stabilų paskirstytą subalansuotą stiprinimą, skirtą tolimojo optinio pluošto perdavimui / jutimui, ir gali realizuoti itin tolimojo nerelės perdavimą ir jutimą. .

Distributed Fiber Sensing (DFS), kaip svarbi optinio pluošto jutimo technologijos šaka, turi šiuos išskirtinius pranašumus: Pats optinis pluoštas yra jutiklis, integruojantis jutimą ir perdavimą; jis gali nuolat jausti kiekvieno optinio pluošto kelio taško temperatūrą. Erdvinis pasiskirstymas ir fizinių parametrų kaitos informacija, pvz., deformacija ir kt.; vienas optinis pluoštas gali gauti iki šimtų tūkstančių jutiklių informacijos taškų, kurie šiuo metu gali sudaryti didžiausią atstumą ir didžiausios talpos jutiklių tinklą. DFS technologija turi plačias taikymo perspektyvas pagrindinių objektų, susijusių su šalies ekonomika ir žmonių pragyvenimu, saugos stebėjimo srityje, pavyzdžiui, elektros perdavimo kabelių, naftos ir dujotiekių, greitųjų geležinkelių, tiltų ir tunelių. Tačiau norint realizuoti DFS su dideliu atstumu, didele erdvine skiriamąja geba ir matavimo tikslumu, vis dar kyla iššūkių, tokių kaip didelio masto žemo tikslumo regionai, kuriuos sukelia skaidulų praradimas, spektro išplėtimas dėl netiesiškumo ir sistemos klaidos, kurias sukelia ne lokalizacija.
DRA technologija, pagrįsta aukščiausios klasės DFB-RFL, pasižymi unikaliomis savybėmis, tokiomis kaip vienodas stiprinimas, mažas triukšmas ir geras stabilumas, ir gali atlikti svarbų vaidmenį DFS programose. Pirma, jis taikomas BOTDA, kad būtų galima išmatuoti optinio pluošto temperatūrą arba įtempimą. Eksperimentinis įrenginys parodytas 14(a) paveiksle, kur naudojamas hibridinis antros eilės atsitiktinio lazerio ir pirmos eilės žemo triukšmo LD siurbimo metodas. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad 154,4 km ilgio BOTDA sistemos erdvinė skiriamoji geba yra 5 m, o temperatūros tikslumas – ±1,4 ℃, kaip parodyta 14 (b) ir (c) paveiksluose. Be to, buvo pritaikyta aukščiausios klasės DFB-RFL DRA technologija, siekiant padidinti fazei jautraus optinio laiko srities reflektometro (Φ-OTDR) jutimo atstumą, skirtą vibracijai / trikdžiams aptikti, ir pasiekti rekordinį 175 km 25 m erdvinio jutimo atstumą. rezoliucija. 2019 m., maišant pirminį antros eilės RFLA ir atgalinį trečios eilės skaidulinį atsitiktinį lazerinį stiprinimą, FU Y ir kt. padidino BOTDA be kartotuvo jutimo diapazoną iki 175 km. Kiek mums žinoma, apie šią sistemą pranešta iki šiol. Ilgiausias atstumas ir aukščiausios kokybės faktorius (nuopelnų skaičius, FoM) BOTDA be kartotuvo. Tai pirmas kartas, kai paskirstytoje optinio pluošto jutimo sistemoje buvo pritaikytas trečios eilės atsitiktinis skaidulų lazerinis stiprinimas. Šios sistemos realizavimas patvirtina, kad didelio laipsnio pluošto atsitiktinis lazerinis stiprinimas gali užtikrinti aukštą ir vienodą stiprinimo pasiskirstymą ir turi toleruotiną triukšmo lygį.