Бриллюэновский датчик температуры

Бриллюэновский датчик механического напряжения ВС.

Соответствие между приложенным к ВС механическим напряжением и бриллюэновским частотным сдвигом определяется с помощью калибровочного устройства, приведенного на рис.5.5.

В [34] было показано, что калибровочная характеристика устройства носит линейный характер для ВС, встроенного в волокнит.

Таким образом, предложенный в разделе 5.2 симметричный двухчастотный рефлектометр бриллюэновского рассеяния позволяет реализовать простую сенсорную систему механического натяжения как ВС, так и волоконных датчиков для контроля состояния и целостности инженерных и других сооружений.

Рис.5.5. Устройство для калибровки ВОД механического напряжения на основе бриллюэновского рассеяния

Как и в случае бриллюэновских датчиков механического напряжения, для создания распределенных датчиков температуры на основе бриллюэновского рассеяния применяются различные подходы. В настоящее время хорошо проработана методика, основанная на бриллюэновском взаимодействии между оптическим импульсом и непрерывным излучением, которые распространяются во встречных направлениях в одномодовом световоде [35], [36].

При этом измеряется усиление стоксовой компоненты при изменении расстройки частоты. Было показано, что кривая усиления достаточно узка (30 – 10 МГц) и достигает своего максимального значения при расстройке частоты 10 – 12 ГГц, которая зависит как от длины волны зондирующего излучения, так и от свойств самого ВС, а именно от распространения скорости звука. На рис. 5.6 представлены три спектра бриллюэновского усиления в зависимости от температуры.

Из рис.5.6 видно, что с повышением температуры максимум смещается в область более коротких волн. На основе данного механизма можно создать датчик контроля распределения температуры вдоль ВС.

Данная методика, основанная на эффекте бриллюэновского усиления позволила увеличить рабочую длину оптического волокна до 22 км, благодаря высокому соотношению сигнал/шум по сравнению с датчиками мониторин-га температурного распределения на основе рамановского рассеяния [37]. В работе [38] применение механизма бриллюэновских потерь позволило увеличить рабочую длину датчика до 32 км, получить пространственное разрешение 5 м, разрешающую способность по температуре 1 °C.

Это делает температурные датчики на основе бриллюэновского рассеяния более привлекательными, чем датчики на основе рамановского рассеяния, но в настоящее время их внедрение сдерживается сложностью и высокой стоимостью измерительной аппаратуры. Так же остается не полностью исследован ряд вопросов, касающийся возможности применения таких систем.

Рассмотренный в разд.5.2 бриллюэновский рефлектометр с симметричным двухчастотным гетеродинированием позволяет зарегистрировать смещение максимума спектра бриллюэновского усиления, обусловленного влиянием температуры, и получить, таким образом, распределенную систему мониторинга.

ГЛАВА 6

ИСТОЧНИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Существует значительное количество работ, в которых излагаются принципы действия, свойства, характеристики, конструкции и сферы применения полупроводниковых лазеров, лазерных диодов (ЛД) [39, 40]. В данной главе рассматриваются только те особенности ЛД, которые связаны с их использованием в современных рефлектометрических системах.

Дата добавления: 2015-04-30