POTDR原理技术VIP专享VIP免费

POTDR原理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的变化偏振光右旋圆偏振光右旋椭圆偏振光uu图1图2图3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纤芯背向散射背向散射----背向散射光的偏振态与入射光偏振态相同12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◆背景OTDR：BarnoskiandJensen，1976;PolarizationOTDR(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5POTDRPOTDR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（偏振态光时间域反射法（POTDRPOTDR）最初由）最初由RogersRogers提出，其基本原理：提出，其基本原理：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用于安防监测通信传感用POTDR图6POTDR结构图1邦加球图7庞加球测量参数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。脉冲信号发生器脉冲激光器环形器Fiber检偏器231数据采集卡PC机光电探测器起偏器图8POTDR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。数据处理（频谱分析法）010203040501234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数据处理结果0102030401234将图10和图11的数据处理结果反应到一幅三维图上如图12所示的可以看出POTDR系统用于振动传感时，不仅可以测量干扰源的位置还可以测出干扰源的频率。图12POTDR的应用场合小区周界预警铁路栅栏安防结论POTDR比OTDR灵敏度高，可实现更灵敏的光纤传感；POTDR技术是一种有效测量光纤沿线偏振态信息的方法；较窄的光脉冲，较低的光损耗，可得到更精确的测量结果；应用范围更广，除实现OTDR的功能外还可用于预警，微扰等传感。基于平衡探测器的POTDR系统脉冲信号发生器脉冲激光器环形器Fiber（2km)Fiber(2km)振动装置偏振分束器231数据采集卡PC机信号发生器平衡光电探测器图13图11虚线框中的部分实现了差分探测功能，其主要特点是被探测光信...