B-OTDR能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和應(yīng)變進(jìn)行傳感,主要依據(jù)是光纖中布里淵信號(hào)的布里淵頻移與溫度以及應(yīng)變的 線性關(guān)系 。
但由于溫度和應(yīng)變交叉敏感的影響,B-OTDR很難通過(guò)布里淵頻移的波動(dòng)直接分離區(qū)分光纖中變化的應(yīng)變與溫度信息,這對(duì)它的實(shí)際工程應(yīng)用產(chǎn)生了一定的限制。
特別是在真實(shí)的分布式光纖網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,溫度和應(yīng)變都是隨機(jī)變化,這種交叉敏感問(wèn)題制約了基于布里淵散射的全分布式光纖傳感器的實(shí)用化。如何解決交叉敏感問(wèn)題,或者說(shuō)是如何做到 溫度與應(yīng)力的解耦 ,成為B-OTDR商用的第一大技術(shù)難題。

解決基于布里淵散射的全分布式光纖傳感器的交叉敏感問(wèn)題最初的方案是在測(cè)量光纖的旁邊布置**溫度補(bǔ)償光纖**(參考光纖),讓參考光纖處于松弛狀態(tài),僅測(cè)量被測(cè)量場(chǎng)的溫度信息,然后從測(cè)量光纖的測(cè)量信息中扣除溫度的信息,實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)量。這種方案由于需要同時(shí)并行布置 兩套光纖 ,實(shí)用性并不高。

目前國(guó)內(nèi)外研究的方向主要是利用工作光纖自身來(lái)解決交叉敏感問(wèn)題,當(dāng)前的理論解決方案可以歸納為四種:
1)基于布里淵散射譜的雙參量矩陣法;
2)基于特種光纖的雙頻移矩陣法;
3)基于Landau-Placzek率;
4)聯(lián)合其它的物理效應(yīng)。
在上述四種解決交叉敏感問(wèn)題的方案中,基于Landau-Placzek率法和聯(lián)合其他的物理效應(yīng)法的這兩種方案,除了需要測(cè)量 布里淵散射譜 ,還要測(cè)量Rayleigh散射譜或Raman散射譜,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)成本高,實(shí)用化難度大。
基于特種光纖的 雙頻移矩陣法 ,由于需要特種光纖作為傳感器件,傳感系統(tǒng)的費(fèi)用會(huì)顯著增加,而且這種方案也難以應(yīng)用到已敷設(shè)普通光纖的系統(tǒng)中去,應(yīng)用面相對(duì)較窄,商業(yè)價(jià)值不高。
基于普通單模光纖的布里淵散射譜的雙參量矩陣法是當(dāng)前用于解決交叉敏感問(wèn)題的主要方案,其計(jì)算方法如下面的公式所示。

式中δ****vB為布里淵頻移的變化量,δ****X為對(duì)應(yīng)溫度和應(yīng)變的另一個(gè)特征參量的變化量,α為對(duì)應(yīng)的作用系數(shù),δ****ε為應(yīng)變的變化量,δ****T為溫度的變化量。
其中聯(lián)合布里淵峰值功率和頻移同應(yīng)變和溫度的關(guān)系構(gòu)建的解決交叉敏感問(wèn)題的方案精度較高。
但是由于線路中可能引起布里淵峰值功率變化的因素很多,要精確求解應(yīng)變和溫度必須找到合適方法先行消除線路中其他因素對(duì)布里淵峰值功率的影響。
目前市場(chǎng)上還只有極少數(shù)廠家的商用儀表已經(jīng)較好地解決了交叉敏感這個(gè)問(wèn)題。
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