基于布里渊时域分析的长跨距单纤传感器关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61875018
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The optical fiber sensors based on Brillouin optical time-domain analysis (BOTDA) is always attracting research interests on temperature and strain measurement, because of the superiority in long distance sensor. However, its loop structure limits the geometric distance to half of its sensing ability and the noises of receiver limit the sensor performance. Moreover, in the conventional pulse coding technique, more than once pulse coding is launched into the sensing fiber to decode the information and pulse distortions will cause severe error. This project will focus on the study of these key technologies, which include the dual lasers is used in various positions instead of fiber loop configuration to avoid the depletion of the probe power in the leading fiber and achieve long sensing distance. And at the receiver part, an auto-balance low noise photo detector is proposed to reduce the influence of noise and lengthen the sensing distance, and novel pulse coding technique is also presented to achieve fast measurement with high SNR and enhance the tolerance to pulse power distortion. The study of these key technologies can develop the advantage of BOTDA technology and promote the development process of distributed sensor and attract more focus and discussion on the distributed sensor.
基于布里渊时域分析的光传感技术,由于其在长距离方面的突出优势,始终是分布式温度、应力传感领域的热门课题。但BOTDA系统实现长距离传感时环路结构的引入使得可检测的物理跨距减半,商用光接收机的底噪限制了系统性能、基于脉冲编码的应用需要多次打入脉冲进行解码且脉冲畸变会导致严重的解码错误等一系列技术难点仍待突破。为了解决BOTDA系统应用于长距离传感时存在的诸多技术瓶颈,本课题组提出使用2个异地锁频的激光器代替环路结构的方案,2个激光器处于不同地理位置,实现单纤长跨距传感;实现针对BOTDA系统大直流小信号特点的超低噪声自动平衡接收机,逼近噪声极限,降低了接收端噪声对系统的影响,进一步延长传感距离;提出新型编解码理论,实现快速动态测量,并降低因脉冲畸变导致的解码误差。这些关键技术的研究将使得基于布里渊时域分析的长距离分布式光纤传感器能够充分发挥其长距离传感的优势,推动分布式传感器研究的发展。

结项摘要

基于布里渊时域分析的光传感技术,由于其在长距离方面的突出优势,始终是分布式温度、应力传感领域的热门课题,但BOTDA系统实现长距离传感时环路结构的引入使得可检测的物理跨距减半,为了解决BOTDA系统应用于长距离传感时存在的诸多技术瓶颈,本项目展开了布里渊增益谱线宽压缩技术、热点附近布里渊频移提取技术、新型编解码技术、基于一阶拉曼放大的超长距离技术和单纤BOTDA系统研究,建立了编码BOTDA系统噪声模型。通过对这些技术的研究,实现了200公里、2m空间分辨率的长跨距的BOTDA系统,研究成果分别发表NATURE COMMUNICATIONS、OFS2022 PDP、JLT、OE等高水平杂志和会议上。通过本项目的研究,提出了编解码技术在BOTDA系统应用的极限增益模型、各种噪声对系统性能影响的理论模型、重新建立了在线拉曼放大技术应用于BOTDA系统时的能量转移模型,并通过超长距离实验验证。这些模型的建立,为实现BOTDA系统的极限性能提供了理论依据。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
Single-Fiber-Based Brillouin Optical Time Domain Analysis With Far-End Modulation
基于单光纤的远端调制布里渊光时域分析
  • DOI:
    10.1109/jlt.2021.3069231
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Gao Xia;Hong Xiaobin;Wang Sheng;Sun Xizi;Xiong Liangming;Wu Jian
  • 通讯作者:
    Wu Jian
Narrowing Spectral Linewidth in Brillouin Optical Time Domain Analyzers With Adjustable Spatial Resolution
缩小具有可调空间分辨率的布里渊光时域分析仪的光谱线宽
  • DOI:
    10.1109/jlt.2019.2910315
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Lightwave Technology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Sheng Wang;Xiaobin Hong;Xizi Sun;Jian Wu
  • 通讯作者:
    Jian Wu
窄线宽激光器高精度快速频率检测方法
  • DOI:
    10.1016/j.physletb.2010.09.011
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘忠达;洪小斌
  • 通讯作者:
    洪小斌
Impact of optical noises on unipolar-coded Brillouin optical time-domain analyzers
光噪声对单极编码布里渊光时域分析仪的影响
  • DOI:
    10.1364/oe.426655
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    OPTICS EXPRESS
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Gao Xia;Yang Zhisheng;Wang Sheng;Hong Xiaobin;Sun Xizi;Soto Marcelo A.;Wu Jian;Thevenaz Luc
  • 通讯作者:
    Thevenaz Luc
长距离BOTDA系统实时频移估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    崔绍峰;洪小斌
  • 通讯作者:
    洪小斌

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其他文献

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高性能分布式光纤温度应变检测仪
  • 批准号:
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    2022
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    面上项目

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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