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长距离分布式光纤传感系统在周界安防、电力设施、输油管道等结构安全健康监测领域具有十分重要的作用。因此,关于分布式光纤传感系统关键技术问题的研究刻不容缓。本课题主要采用新型的放大技术和接收技术应用于长距离分布式光纤传感系统。从Φ-OTDR和BOTDA系统的传感机制和性能指标出发,分别采用布里渊放大方式和平衡探测技术,提高系统的传感性能;完成了理论模型仿真和实验设计;并参与研制光纤分布式传感系统样机。具体完成的工作内容如下:(1)总结了分布式光纤传感技术及研究现状,详细的阐述Φ-OTDR及BOTDA传感机理,给出了影响传感系统的性能参数;介绍了目前常用的光放大技术、光接收技术的原理及应用场景。(2)从平衡探测的原理出发,对基于平衡探测技术的BOTDA系统展开研究;采用光纤环路结构,充分利用平衡探测技术的优势,仅使用传统的一阶拉曼放大方式,实现了空间分辨率为8m,温度测量精度为1.2°C,光纤总长约200km的超长距离BOTDA传感系统;同时探讨了不同的光源波长设置下,边带抑制比对BOTDA系统性能的影响。(3)提出采用新型的布里渊放大技术应用于Φ-OTDR系统,建立基于背向泵浦的布里渊放大、拉曼放大的理论仿真模型,研究光纤布里渊放大技术的温度特性。(4)搭建基于布里渊放大的Φ-OTDR系统,仅采用6.4dBm布里渊泵浦功率实现了长达100km(空间分辨率为10m)的传感系统;并分别与泵浦功率为25.2dBm、28.0dBm反向拉曼放大作对比,完成了人为扰动、温度变化的测试实验,信噪比高达16.6dB。此外,由于传感光纤的布里渊频移不同,可以采用分区域放大方式,体现出较强的灵活性。(5)协助完成两套工程样机:集成化的基于单模光纤分布式测温系统样机和光纤分布式入侵监测系统,给出了系统主机的布局、外部接口的设计、连接方式等。目前,分布式入侵监测系统已成功应用于海缆安全监测项目。