OFDR分布式光纤传感系统

1.1设备简介

舜感光电OFDR系列产品是基于光频域散射技术的分布式光纤温度与应变传感仪，产品支持1、2、4、8通道测量。通过采集、分析光纤各处瑞利散射信号频移，OFDR单个通道可在 100米传感范围内实现1mm空间分辨率，相当于在一根光纤上同时测量十万个传感点，传感精度达到±0.5°C /±5.0με，可广泛应用于高分辨率、高精度测量领域。

1.1.1基本原理

本产品原理基于光频域反射(OFDR)技术与光外差检测技术相结合。

OFDR的基本原理如下图所示。光源发出线性扫描的连续光被耦合器分为两路，其中一束作为参考光，另一束作为探测光发射到待测光纤中。探测光在光纤中向前传播时会不断产生瑞利散射信号，这些信号光与反射回来的参考光经过耦合器并发生拍频干涉，并被光电探测器检测。

图 1-1OFDR基本原理

光电探测器检测到的光电流可以表示为：

其中，为光电转换系数。上述表达式中前三项均被滤除（两项为直流项，一项为高频项），只剩最后的拍频项。为拍频频率，光纤上Z位置的拍频频率可以表示为：

为线性扫频光的扫频速度，为Z位置参考光与探测光时延差，为光纤的有效折射率，为真空中光的传播速度。根据上述公式，待测光纤上每点的物理位置与该点的拍频频率呈线性关系，由此可以实现光纤沿线的定位。每点反射回来信号的强度可以映射为该点的反射率，从而形成了OFDR距离-反射率曲线。

图 1-2 线性扫频光源

在进行应变或温度传感时，分别将参考状态及测量状态得到的瑞利散射信号按传感空间分辨率大小划分为多个信号窗口，通过互相关运算计算每个信号窗口的频谱移动，结合温度/应变频移系数，得到该处的温度/应变变化。

图 1-3OFDR技术用于传感

1.1.2产品特点及应用

OSI系列产品相对于传统传感设备，具有明显的优势，主要表现在以下几方面：

（1）在传感器的选择上更加简单广泛，任意一根普通通信光纤就可进行温度与应变测量，取材简便，价格低廉。

（2）工作原理先进，空间分辨率可达0.65mm，传感测量精度可达到±0.5° C /±5με。

（3）支持1、2、4、8通道测量，能实现多路测量。

（4）单根光纤就同时测量成千上万个传感点，传感点分布密集，测量准确度高。

（5）分布式测量，传感器结构简单，测试性能稳定。

该系列产品性能优异，可以应用于众多领域，主要包括：

˙ 电力系统变压器状态监测

˙ 土木结构健康监测及性能分析

˙ 复合材料抗疲劳检测

1.1.3产品性能

本系列产品的主要技术参数如下表所示。

表 1-1系列产品主要技术参数

1.2设备标准配置