懂得：【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 2023-8-23 14:50:24

　　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;分布式光纤路桥健康监测的其他知识和内容也可以到网站具体了解一下，我们是领域内专业的企业平台，欢迎您的关注和了解！

　　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