研究目的
研究基于φ-OTDR和新型涂层结构（光纤粘附钯箔）的分布式氢传感系统探测氢气浓度的高灵敏度与空间分辨率能力。
研究成果
基于φ-OTDR技术和粘附钯箔光纤的分布式氢气传感系统展现出对氢浓度微小变化的超高灵敏度和快速响应特性。该系统可在不到一分钟内检测出低于爆炸极限4%十倍的氢气浓度，并能沿光纤实现多达20,000个独立传感点的监测。
研究不足
由于钯箔向光纤的应变传递不均匀，各传感段的响应并不一致。其中一个传感段在高氢浓度下出现频率突降的现象尚无法解释，可能是光纤双折射率变化所致。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用具有超高空间分辨率的直接调制φ-OTDR进行分布式氢气传感。系统使用分布式反馈激光器、电光调制器(EOM)和掺铒光纤放大器(EDFA)来产生和检测光脉冲。
2：样本选择与数据来源：
使用定制光纤（其分段粘合钯(Pd)箔片）作为传感元件。将该光纤置于气体测试腔中测量氢气浓度变化。
3：实验设备与材料清单：
设备包括分布式反馈激光器、EOM、EDFA、可调光衰减器、光电探测器和示波器。材料包括Ormocer涂层光纤和钯箔片。
4：实验流程与操作步骤：
系统产生短光脉冲对传感光纤进行询问。通过扫描激光频率来测量Pd箔片中氢气吸收引起的应变变化。向测试腔注入不同氢气浓度以测试系统响应。
5：数据分析方法：
通过分析询问器获得的光谱频移来确定氢气浓度变化。对传感光纤沿线的每个测量点进行光谱匹配比对。
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distributed feedback laser
Used as a source for generating optical pulses in the ?-OTDR system.
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electro optical modulators
EOMs
Used to modulate the continuous wave into pulses with a width of 500 ps.
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Erbium-doped fiber amplifier
EDFA
Used to deliver enough peak power to the pulses while preventing any nonlinear optical effect.
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variable optical attenuator
Used in conjunction with the EDFA to control the power of the optical pulses.
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photodetector
Used to detect the Rayleigh scattering signal.
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oscilloscope
Used to digitize the electrical signal from the photodetector.
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