布里淵散射是一種由熱產(chǎn)生的聲波振動對光進行非彈性散射的現(xiàn)象。基于布里淵的光纖傳感可通過確定光在各種刺激下的散射情況來測量溫度和應變分布。

這種方法應用于相關域技術（如布里淵光學相關域分析和布里淵光學相關域反射儀 (BOCDR)）時尤為有效，可提供高空間分辨率和各種測量點的隨機可及性。布里淵光學相關域反射儀利用自發(fā)布里淵散射，可實現(xiàn)單端接入，使其成為傳感應用的多功能工具。

在 BOCDR 中，空間分辨率由光的調制幅度和頻率決定。精確測量與峰值光強相關的調制幅度通常需要昂貴而笨重的設備，如光學光譜分析儀或外差探測系統(tǒng)。這些要求使實驗裝置復雜化，并增加了成本。

由芝浦工業(yè)大學（SIT）副教授 Heeyoung Lee 帶領，包括同樣來自芝浦工業(yè)大學的 Keita Kikuchi 和橫濱國立大學的 Yosuke Mizuno 在內(nèi)的一組日本研究人員最近開發(fā)出一種新方法來克服這一問題。他們的論文發(fā)表在《科學報告》（Scientific Reports）雜志上，并于2024年4月6日在線發(fā)表。

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一種無需額外器件即可準確估計調制幅度并確定BOCDR空間分辨率的新方法。

Lee博士說："我們開發(fā)了一種新方法，無需額外設備或修改實驗裝置，就能準確估計決定 BOCDR 空間分辨率的調制幅度"。

研究人員利用瑞利散射來估算調制幅度。瑞利散射是光與小于其波長的粒子相互作用時發(fā)生散射的現(xiàn)象。

通過分析瑞利散射引起的噪聲頻譜寬度，他們可以測量光的調制幅度，而不受光纖長度的影響，同時還能獲得高頻分辨率。這種創(chuàng)新方法只需利用帶有電子頻譜分析儀的 BOCDR 設置來測量瑞利噪聲成分，易于實施，提高了整個過程的便利性。

Lee博士在談到他們工作的長期影響時說："民用基礎設施的老化和地震損壞是重大的社會挑戰(zhàn)。光纖傳感技術為監(jiān)測這些基礎設施的結構完整性提供了一種前景廣闊的解決方案。通過在結構上嵌入長光纖，可以檢測光纖沿線的應變和溫度分布。利用布里淵散射感應分布式應變和溫度可提供高靈敏度和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。我們的新方法不需要額外的設備，簡化了過程并降低了成本"。

研究小組的方法有望推動 BOCDR 在監(jiān)測和確保關鍵基礎設施的安全性和可靠性方面的應用。

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