51、提升布里渊光时域反射计热应变分辨率及基于黑寡妇优化算法的特征选择

提升布里渊光时域反射计热应变分辨率及基于黑寡妇优化算法的特征选择

布里渊散射分布式温度传感系统概述

布里渊散射分布式温度传感（DTS）系统主要分为自发布里渊 DTS 和受激布里渊 DTS 两类。受激布里渊散射 DTS 系统需要双端接入，且会产生较高的非线性效应。而自发布里渊散射 DTS 系统主要有布里渊光时域反射计（Brillouin OTDR）和布里渊光相关域反射计（Brillouion OCDR）两种类型，其中布里渊 OCDR 仅适用于米级传感光纤。

在室温下，当泵浦波长为 1.55μm 时，单模石英光纤的布里渊频移（BFS）约为 11GHz，布里渊功率变化（BPC）约为 0.36%。为了提高温度分辨率，需要提升热应变分辨率，本文采用提升小波变换（LWT）和改进粒子群优化（MPSO）信号处理技术来实现这一目标。

布里渊 OTDR 系统原理

布里渊 OTDR 系统的设置如图 1 所示：

graph LR
    A[激光二极管] --> B[脉冲发生器]
    B --> C[光纤]
    C --> D[3 端口环形器]
    D --> E[传感光纤（FUT）]
    E --> D
    D --> F[雪崩光电探测器（APD）]
    F --> G[数字存储示波器（DSO）]
    G --> H[个人计算机]
    I[加热单元 1] --> E
    J[加热单元 2] --> E
    K[加热单元 3] --> E

在该系统中，激光