光纤三维布里渊温度和应变分布matlab模拟与仿真

news2025/1/11 10:19:37

1.程序功能描述

2.测试软件版本以及运行结果展示

3.核心程序

4.本算法原理

5.完整程序

1.程序功能描述

光纤三维布里渊温度和应变分布matlab模拟与仿真。其中 , 布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程 , 在不同的条件下 , 布里渊散射又分别以自发散射和受激散射两种形式表现出来。

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022A版本运行

（完整程序运行后无水印）

3.核心程序

................................................................
%找到温度变化突变点
A    = 6.4e-11; %截面积
L    = max(dis);%距离
Pcw0 = 4e-6;    %入射光功率  
a    = 0.046e-3;%临界泵浦功率
g    = 5e-11;   %布里渊增益峰值
figure;
for i=1:length(T)
    %区间1
    if if_change == 1
        if i >= 1  & i <= s1 -1
            d = dis(1:s1-1);
        end    
        if i >= s1 & i <= e1
            d = dis(s1:e1);
        end         
        if i >= e1+1 & i <= s2-1
            d = dis(e1+1:s2-1);
        end          
        if i >= s2 & i<= e2
            d = dis(s2:e2);
        end            
        if i >= e2+1 & i<= length(T)
            d = dis(e2+1:length(T));
        end   
    else
        d = dis;   
    end
    [F,D]  = meshgrid(f,d);    

    %布里渊强度与温度的关系式为：
    Psp_L = (2.04 + 0.007*T(i))/1000000000;

    P     = Psp_L*exp(a*D).*exp(+(g/A)*Pcw0*(exp(-a*D)-exp(-a*L))/a);
    fB    = VB2(i)/(1e6);%正常温度下的中心频率，根据上面的一组公式计算得到
    fBi   = 35;%带宽
    Q     = 1./(1+((F-fB)/(fBi/2)).^2);    
    I     = P.*Q;

    mesh(D,F,I);
    hold on
    shading interp;
    alpha(0.75);     
    clear D F I d Psp_L P fB fBi Q
end
24_002m

4.本算法原理

光纤三维布里渊传感技术是一种高级的光纤传感手段，用于实现空间三维分布中温度和应变的同步、高分辨率测量。该技术基于光纤中的布里渊散射现象，通过分析散射光的频移和强度，能够推断出沿光纤长度方向上任意点的物理环境变化，包括但不限于温度梯度、应力分布和振动情况。

光纤三维布里渊温度和应变分布的测量是分布式光纤传感技术的一个重要分支，它利用了光纤中的布里渊散射现象来实现对光纤沿线空间分布的温度和应变的同时监测。这一技术在结构健康监测、地质灾害预警、油气管道监控等领域具有广泛的应用价值。布里渊散射是一种非弹性散射过程，当光波在光纤中传播时，会与光纤中的声子相互作用，从而导致部分光能量转移到声子上，或者从声子吸收能量，造成散射光的频率发生改变。这种频率改变与光纤内的声速有关，而声速又受温度和应变的影响，因此，通过测量散射光的频移，就可以反推出光纤中温度和应变的分布。