直接変調とヘテロダイン検出技術を用いた高感度多点FBGセンサーの研究

采用直接调制和外差检测技术的高灵敏多点FBG传感器研究

• 批准号: 22K04128
• 负责人: 黒田 圭司
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kitasato University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04128/
• 关键词: FBGセンサー; DFBレーザーアレイ; ヘテロダイン検出; 時間分割多重; 波長分割多重; 時間-波長分割多重

準分布型FBG(Fiber Bragg Grating)センサーは、ファイバーコアに刻まれた回折格子をセンサーヘッドとして用いて温度、歪、振動などの環境変化を検出する。軽量、長距離化、電源供給不要、耐電磁ノイズ性などの利点を持ち、トンネルや橋梁の劣化、斜面の地すべり監視などに用いられている。本提案では1.5ミクロン帯通信波長帯DFB(Distributed Feedback)レーザーアレイを用いて周波数掃引パルスを発生させ、FBGからの反射光と局部発振(参照)光との遅延自己ヘテロダイン測定を行い、ビート信号を検出することでFBGセンサーの高感度化を目標として挙げた。初年度は第一段階として強度変調器を用いた時間分割多重-FBGセンサー、DBFレーザーアレイの複数LDを遅延発振させて用いた波長分割多重-FBGセンサー、またそれらを併用した時間-波長多重hybrid FBGセンサーシステムの実証を行った。それぞれ原理実証を目的としているため数個程度の多重化であるが、十分な実験結果が得られた。またFBGスペクト取得は当初、手動での波長掃引で行っていたが、温度の自動掃引とPCによるデータ自動取り込みを行いセンサーとしての機能性向上が達成できた。

准分布式FBG（光纤布拉格光栅）传感器使用刻在光纤芯中的衍射光栅作为传感器头来检测温度、应变和振动等环境变化。它具有重量轻、远距离、无需电源、抗电磁噪声等优点，用于监测隧道和桥梁的恶化情况以及监测斜坡滑坡。在该提案中，使用1.5微米通信波长带中的DFB（分布式反馈）激光阵列产生扫频脉冲，并在来自FBG的反射光和局部振荡（参考）光之间进行延迟自外差测量生成拍频信号的目的是通过检测提高 FBG 传感器的灵敏度。第一年，第一阶段将是使用强度调制器的时分复用 FBG 传感器、使用 DBF 激光阵列的多个 LD 延迟振荡的波分复用 FBG 传感器以及使用我们展示了这些的组合。虽然因为每个都是为了证明原理而进行了多重分析，但还是获得了足够的实验结果。此外，FBG 光谱最初是通过手动波长扫描获取的，但通过自动扫描温度并使用 PC 自动导入数据，我们能够改进传感器的功能。

项目成果

DFBレーザーによる時間分割多重二波長差動検波FBGセンシング

使用 DFB 激光器的时分复用双波长差分检测 FBG 传感

• 发表时间: 2022
• 作者: 稲葉初;黒田圭司
• 通讯作者: 黒田圭司

Time-division multiplexed interrogation of nearly identical fiber Bragg gratings based on a heterodyne detection technique

基于外差检测技术的几乎相同光纤布拉格光栅的时分复用询问

• DOI: 10.1016/j.optcom.2022.128335
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.4
• 作者: Kuroda Keiji

ヘテロダイン検出時間分割多重FBGセンサーの自動計測

外差检测时分复用FBG传感器的自动测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒田圭司

Wavelength-Division Multiplexed Interrogation of FBGs Using a Distributed-Feedback Laser Array

使用分布式反馈激光阵列对 FBG 进行波分复用询问

• DOI: 10.1109/lpt.2022.3168853
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.6
• 作者: Kuroda Keiji

Dual-Wavelength Differential Detection of FBGs Using a Frequency-Scanning Pulsed Laser

使用频率扫描脉冲激光对 FBG 进行双波长差分检测

• DOI: 10.1109/lpt.2022.3210929
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.6
• 作者: Kuroda Keiji;Inaba Ui
• 通讯作者: Inaba Ui