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基于布里渊效应的分布式光纤温度传感器,与其他普通温度传感器相比,在长距离的火灾预警检测中具有无可比拟的优势。然而传统的布里渊分布式光纤传感器采用的是集中放大的方式,传感光纤后端存在大范围的低信噪比区域,严重影响其实用性。本文研究一种新型的基于BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis)技术的分布式光纤传感火灾预警系统。该系统首先通过在传感光纤双端加入拉曼放大的方式,补偿了传感器后端的低信噪比区域;并且将辛普森编码(Simplex codes,scs)引入到布里渊分布式光纤传感器中,实现了整段传感光纤的高精度测量。文中通过建立与拉曼放大有关的泵浦光和信号光的耦合方程,对信号光波形进行了数值仿真,并搭建系统进行了试验,试验结果与仿真数据吻合较好;文中还阐述了S变换(S-Transform)在布里渊分布式光纤传感系统的信噪比增益原理,搭建了基于辛普森编码和拉曼放大结合的布里渊分布式光纤传感系统,试验结果表明,采用辛普森编码可有效提升传感信号的信噪比。本课题主要从延长传感距离、提高系统整体分辨率以及BOTDA实用化三个方面做了大量的工作,具体工作主要集中于以下几个方面:(1)本文总结了分布式光纤传感系统发展历程及研究现状。(2)本文总结了世界各大公司推出的BOTDA的产品指标。(3)对基于拉曼放大的布里渊光时域分析系统(BOTDA)进行了数值仿真,并得出了双端拉曼放大技术可以有效地补偿传感信号的传输损耗,提高系统测量精度的结论。(4)搭建了基于拉曼放大和半导体光放大(SOA)相结合的BOTDA分布式光纤传感系统,实验结果与仿真结果吻合较好,在49.6 km的传感距离上,得到了空间分辨率为40 m,温度分辨率为1 oC的结果。(5)叙述了S变换在BOTDA系统的信噪比增益原理。搭建了基于辛普森编码的BOTDA系统,试验结果表明,辛普森编码可有效提升BOTDA系统的信噪比。(6)在试验的基础上,搭建了基于布里渊散射的分布式长距离火灾预警样机,并给出了样机的测试结果。