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(noticias nanowerk) La puntualidad y precisión de la tecnología de detección están directamente relacionadas con la seguridad de la vida y la propiedad de las personas. Al aplicar esta tecnología, la temperatura suele ser una cantidad física en la que hay que centrarse. En comparación con otras tecnologías de medición de temperatura, los sensores de fibra óptica Raman distribuidos tienen las ventajas de resistencia a la corrosión, fuerte resistencia a la interferencia electromagnética, tamaño pequeño del sistema, bajo mantenimiento y menor costo, por lo que se utilizan ampliamente en la detección de fugas en tuberías y en la detección de sobrecargas de cables con rocas altas. , detección de incendios de campamento y otras ocasiones.
Las tesis centrales
![Configuración experimental de un sistema de sensores Raman del caos con fibras ópticas distribuidas.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63892_1.jpg)
Investigación
La detección de fibra óptica distribuida Raman se basa principalmente en el efecto de dispersión Raman en las fibras ópticas, así como en técnicas ópticas de reflexión en el dominio del tiempo para lograr una detección completamente distribuida a lo largo de la distribución de la fibra óptica. La resolución espacial, un índice importante de este sistema, refleja la longitud mínima de fibra que el sistema sensor puede resolver al medir el campo de temperatura. La resolución espacial de los sistemas de sensores Raman de fibra óptica distribuidos a nivel de kilómetros existentes se limita al nivel del metro, mientras que algunas aplicaciones de equipos de energía requieren la realización de una resolución espacial en el rango de decímetros y, por lo tanto, en algunos casos especiales, la aplicación de sensores Raman de fibra óptica distribuidos. sensores de fibra es muy limitado.
Para resolver este problema, el equipo de Jian Li y Mingjiang Zhang de la Universidad Tecnológica de Taiyuan propuso una técnica de detección de fibra óptica distribuida Raman de alta resolución espacial basada en el método de correlación caótica.
En este trabajo, el equipo propone un nuevo esquema que utiliza reconstrucción diferencial caótica y algoritmos de correlación cuadrática caótica para estudiar la distancia de detección y la resolución espacial de sistemas de detección de fibra óptica distribuidos Raman caóticos. Se utiliza un láser caótico como fuente de luz y su propiedad de autocorrelación se utiliza para eliminar la influencia del ancho de pulso caótico de la fuente de luz en la resolución espacial del sistema. La señal de detección débil se mejora mediante el algoritmo de correlación cuadrática y el análisis derivativo, que resuelve el problema de que la relación señal-ruido de la señal y la resolución espacial del sistema no se pueden conciliar en el esquema tradicional.
En el artículo publicado en Luz: ciencia y aplicaciones (“Chaos Raman Distributed Optical Fiber Sensing”), se propone un nuevo esquema de detección caótica de fibra óptica distribuida Raman mediante el uso de un láser caótico como un nuevo tipo de fuente de luz de detección, incorporando las propiedades de retrodispersión Raman de láseres caóticos continuos y pulsados en Se utiliza la fibra sensora y se investiga el principio de modulación de FUT en las caóticas señales de dispersión Raman, se proporciona el modelo matemático básico para los experimentos del caótico sistema ROTDR y la base teórica para superar las limitaciones de resolución espacial impuestas por el pulso. Se establece el ancho de la reconstrucción diferencial y se analiza específicamente el algoritmo de correlación único de las caóticas señales de dispersión hacia atrás Raman.
Posteriormente, para resolver el problema de que los resultados experimentales se ven muy afectados por el ruido, el artículo propone un algoritmo de correlación cuadrática, que demuestra aún más el mecanismo caótico de compresión y demodulación en el dominio del tiempo entre la información de cambio de temperatura y los picos de correlación caótica, y establece abajo las ecuaciones de propagación para la reconstrucción diferencial de señales caóticas de retrodispersión Raman y correlación cuadrática.
Finalmente, el equipo construye una plataforma experimental ROTDR caótica basada en el principio de medición de temperatura del sistema ROTDR caótico. Se estudiaron desde perspectivas teóricas y experimentales los efectos del ancho de pulso caótico, la forma espectral, el ancho de banda caótico, el número de subpulsos caóticos, la distribución de probabilidad de amplitud, la potencia entrante y el retraso del sistema en la distancia de detección y la resolución espacial del sistema ROTDR caótico. Los experimentos se llevan a cabo para garantizar que los factores de influencia anteriores estén en el estado óptimo y que los resultados experimentales obtenidos puedan localizar con precisión la posición de la señal de cambio de temperatura. Finalmente, se alcanza una resolución espacial de 10 cm a una distancia de detección de 1,5 km.
Se demostró experimentalmente que el caótico sistema ROTDR es capaz de romper la supresión de la resolución espacial por el ancho del pulso y finalmente logró una resolución espacial del orden de centímetros con un ancho de pulso de 50 ns. Dentro de los límites de la teoría de resolución espacial existente, la resolución espacial de este esquema se mejora en un factor de 50 con respecto al esquema convencional.
La tecnología de sensores Raman de fibra óptica distribuida basada en el método de correlación caótica optimiza el rendimiento de la resolución espacial de los sensores tradicionales, amplía los escenarios de aplicación de los sensores de fibra óptica distribuidos Raman y tiene un gran potencial de aplicación en algunos casos donde se requiere una alta resolución espacial, que es a ofrece un nuevo potencial para la investigación en caos óptico y detección de fibra óptica.
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