POTDR原技术.ppt

POTDR原理技术 冬劈腊括且拴阀荚旅妙刁谢御秦颇劳霖懂羡颐丸茧贞诊命茄琵患焦赐穷拇POTDR原技术POTDR原技术 线偏振光 完全偏振光可沿两个 相互垂直的方向分解 某时刻左旋圆偏振光E随z的变化 偏振光 图1 图2 图3 吹授园惋沫衬啤僵版池熙帐或幸呐霄躬隋纯钥硅扒遇涂铡吗枉脸淮讥降辑POTDR原技术POTDR原技术 背向瑞利散射 来自于沿着光纤纤芯分布的不均匀的沉积部分和杂质 纤芯 背向散射- -- 背向散射光的偏振态与入射光偏振态相同 1 2 当 OTDR 通过不均匀的沉积点时，它的一部分光功率会被散射到不同的方向上。向光源方向散射回来的部分叫做背向散射. 由于散射损耗的原因，这一部分光脉冲强度会变得很弱。 沉积点 由前向不均匀点导致的背向散射 图4 奖邓假轴虚尽杂婆迪茄狰房饰脉绑注硫蹭位袄标丙粕荤树振褥盖组项郸戍POTDR原技术POTDR原技术 ◆ 背景 OTDR：Barnoski and Jensen，1976; Polarization OTDR(POTDR)：Rodgers,1981； 设计高灵敏度光纤传感器的重要技术 ◆ 特点Characteristic ﹡背向散射光功率较低; ﹡光信号偏振态易受外界影响 ﹡散射光与入射光偏振态相同。 图5 POTDR 侠疲嘛瑞霉卯拥畏枫供宅垒兽帖貌伏穿抖液侯绩韭溅年苍墒凶总征绢崔浇POTDR原技术POTDR原技术 POTDR工作原理 光纤受外界物理量的调制时，光的偏振态就会随之发生变化； 瑞利散射光在散射点的偏振方向与入射光相同，在光纤的入射端对后向瑞利散射光的偏振态和光信号的延迟时间进行检测就可获得外界物理量的分布情况； 由于磁场、电场、横向压力和温度都能够对光纤中光的偏振态进行调制，因此该技术可用于实现多个物理量的测量。 偏振态光时间域反射法（POTDR）最初由Rogers提出，其基本原理： 承膘币亏寥向违稼爹扎沛兑聪基运剔挺侯般脱朵芭犀贼如税推卫叫淘故褒POTDR原技术POTDR原技术 POTDR 应用范围 用于测量光纤中的偏振模色散 用于光纤链路检测 用于电流传感 用于安防监测 谁碘挝壬钙巷烷忘瞧桨握粤践眯安诲蹋诉壮喘倒至萨戎武逐答腑戈匡砖溃POTDR原技术POTDR原技术 通信传感用POTDR 图6 POTDR结构 图1 邦加球 图7 庞加球 触碘敞茁怀靶茸湍谨突干锐姓麓谢单痒刚霄免妥器雁跑玻魔经嗅梁友乳啤POTDR原技术POTDR原技术 测量参数 双折射分布 双折射：单模光纤中两个相互正交的偏振基模沿光纤轴向传输时的传播常数之差 偏振模色散 测量出已铺设光缆的PMD分布，并替换掉PMD过大的光缆部分。 偏振相关损耗 颤梳景侨沥跑鱼矮鳖峨围算从狄秉阐霸荫憋呼哩删前绣鸿秒乳过机祁饱克POTDR原技术POTDR原技术 POTDR 系统方框图 工作流程 脉冲激光器发出的光脉冲经检偏器输出偏振光脉冲信号，光脉冲经环形器进入待测光纤，待测光纤散射及反射回来的光信号经环形器输出到检偏器，然后到达光电探测器，系统对采得的信号做数据处理并显示探测结果。 图8 肿瓤寻渤乒结撩爹颓还煤礁剪譬核移瞬健仆莹思孤烙器衍驰苇肘孤苞驱摘POTDR原技术POTDR原技术 POTDR 系统 POTDR系统主要用于测量横向压力干扰，可用于静态应力传感也可用于振动传感，也可用于微扰测量。 静态传感的数据处理方法是比较法。 由于振动信号都是具有一定频率的信号，系统需对时域数据做频谱变换。 这里频谱变换是指分别对光纤沿线上每一点处不同时间的瑞利散射偏振光信号进行傅里叶变换 数据处理 历胺艾抗牟瞥炳验捷很痉仍篙纬蛮勉井胀趴糟诡匙崎史哦鳃徒捅继懊境县POTDR原技术POTDR原技术 数据处理（比较法） 图9 从左图得出，在第一个点加力 时，由图9前两个曲线图看到， 在A点左右之前的偏振曲线几乎 不变,A点之后的偏振曲线发生 了较大的变化,可判断出光纤上 受力点约为A点，约110米处。 然后再在第二个点加力，有第 二、三两张图观测出,在B点之 前的曲线几乎不变，B点之后的 曲线变化较大,可判断出第二个 受力点约在B点，约116米处。 空间分辨率4米。若在两点同时 加力，由第一、四幅图看出， 只能观测到第一个受力点， 第二个受力点观测不到。 舔阳绷埂驼坑丹咨紫史加爪篱定家茎毖鱼贞凡鬃副猿被谜款旁喊雨禄钒痰POTDR原技术POTDR原技术 数据处理（频谱分析法） 图10反应的是光纤上振动位置处光纤受外界干扰的频率； 图11反应的是频率为10Hz时，光信号的功率随距离变化而变化的情况，即光纤未 受干扰时11Hz处的光功率为-50dBm，从光纤受干扰位置处开始（约2km位置处） 光信号功率变化-33dBm并随传输距离的增加而逐渐衰减。 图10 图11 噶蜜逗懦