说说：【布里渊现象】光纤布里渊温度和应变分布同时测量 ...

guozhiwei · 发表于 2023-8-1 12:11:06

　　clc;

　　clear;

　　close all;

　　warning off;

　　%布里渊频移与温度和应变的关系式为

　　%v0    : 入射光频率

　　%lmdap  : 入射光在真空中的波长

　　%n(e,T) :折射率

　　%E(e,T) :杨氏模量

　　%k(e,T) :泊松比

　　%p(e,T) :纤芯密度

　　%VB(e,T)=2*v0*n(e,T) * sqrt( ((1-k(e,T))*(E(e,T)))/((1 + k(e,T))*(1-2*k(e,T))*(p(e,T))) )/lmdap;分布式光纤煤矿安全监测的相关资讯可以到我们网站了解一下，从专业角度出发为您解答相关问题，给您优质的服务！

　　To=20;%初始温度

　　T=[20:1:40];%温度变化范围

　　lmdap=1550;%入射光在真空中的波长

　　v0=9.853e8;%入射光频率

　　%根据论文的要求，考虑没有应变的情况的仿真

　　%定义各个变量

　　%纤芯密度

　　p=zeros(1,length(T));

　　beta=zeros(1,length(T));

　　%折射率

　　n=zeros(1,length(T));

　　%杨氏模量

　　E=zeros(1,length(T));

　　%泊松比

　　k=zeros(1,length(T));

　　ind=0;

　　for i=1:length(T)

　　%纤芯密度

　　%    beta=(0.37 + 7.34*(T(i)-To)/10000)/1000000;

　　%    p(i)=M/(pi*ro*ro*lo*(1+beta)^3);%ro为光纤半径，lo为光纤长度

　　p(i)=2200.17 - 4.04*T(i)/1000;

　　%折射率

　　n(i)=1.45 + 2.12*T(i)/100000;

　　%杨氏模量

　　E(i)=(7.25+1.35*T(i)/1000)*(10000000000);

　　%泊松比

　　k(i)=0.17 + 4.515*T(i)/100000;

　　%布里渊频移

　　VB(i)=2*v0*n(i) * sqrt( ((1-k(i))*(E(i)))/((1 + k(i))*(1-2*k(i))*(p(i))) )/lmdap;

　　end

　　%以上是根据布里渊频移公式得到的布里渊频移

　　%两种方法进行对比

　　figure;

　　subplot(221):plot(T,p,'b-*') ;title('纤芯密度-温度变化曲线');

　　subplot(222):plot(T,n,'b-*') ;title('折射率-温度变化曲线');

　　subplot(223):plot(T,E,'b-*') ;title('杨氏模量-温度变化曲线');

　　subplot(224):plot(T,k,'b-*') ;title('泊松比-温度变化曲线');

　　figure;

　　plot(T,VB,'b-*');title('布里渊频移-温度变化曲线');

　　%以上仿真验证了布里渊频移和温度之间的线性关系

　　%下面根据公式以及计算得到的VB值来绘制布里渊频移—温度，距离3D图

　　%下面根据公式以及计算得到的VB值来绘制布里渊频移—温度，距离3D图

　　%下面根据公式以及计算得到的VB值来绘制布里渊频移—温度，距离3D图

　　%这里将，和温度变化相关的所有参数均通过公式计算得到

　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%以下参数作为可调参数设置%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

　　To=20;    %初始温度

　　dis=0:50:4000;%定义距离

　　T=20*ones(1,length(dis));%温度变化范围

　　if_change=1;%是否设置突变点

　　if if_change==1

　　%设置温度变好点

　　s1=30;

　　e1=40;

　　s2=50;

　　e2=60;

　　T(s1:e1)=30;

　　T(s2:e2)=40;

　　else

　　T=T;

　　end

　　%设置三维显示区域

　　f=[10.8e9:1e6:11.2e9]/1e6;%设置要显示频率区间，可以任意设置,为了节约计算内插，将频率除去1000000

　　%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

　　%纤芯密度

　　p=zeros(1,length(T));

　　beta=zeros(1,length(T));

　　%折射率

　　n=zeros(1,length(T));

　　%杨氏模量

　　E=zeros(1,length(T));

　　%泊松比

　　k=zeros(1,length(T));

　　ind=0;

　　for i=1:length(T)

　　%纤芯密度

　　%    beta=(0.37 + 7.34*(T(i)-To)/10000)/1000000;

　　%    p(i)=M/(pi*ro*ro*lo*(1+beta)^3);%ro为光纤半径，lo为光纤长度

　　p(i)=2200.17 - 4.04*T(i)/1000;

　　%折射率

　　n(i)=1.45 + 2.12*T(i)/100000;

　　%杨氏模量

　　E(i)=(7.25+1.35*T(i)/1000)*(10000000000);

　　%泊松比

　　k(i)=0.17 + 4.515*T(i)/100000;

　　%布里渊频移

　　VB2(i)=2*v0*n(i) * sqrt( ((1-k(i))*(E(i)))/((1 + k(i))*(1-2*k(i))*(p(i))) )/lmdap;

　　end

　　%得带不同传输距离下的布里渊频移量

　　%设置三维显示区域

　　f=[10.8e3:1:11.2e3];%设置要显示频率区间，可以任意设置,为了节约计算内插，将频率除去1000000

　　%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=1https://blog.51cto.com/u_15815923/(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