基于BOTDR的液位监测模拟试验

1.       试验简介

试验目的：通过搭建液位监测模型，加入不同高度的热水，以此来模拟不同的水深，验证使用BOTDR进行液位监测的可行性。

研究方法：在水管表面缠绕光纤，加入不同高度的热水，监测光纤频率变化后的数据占宽。

试验步骤：

①将25m光纤均匀缠绕在2m的水管上。

②将水管置于水桶中。

③往水桶中加入热水，分别达到10cm、20cm、30cm、40cm和50cm的高度。

设备性能

①缠绕水管光纤段为：4664.5m-4689.5m。

②本次试验采用脉冲宽度为32ns、接收EDFA电流为80mA、发射EDFA电流为60mA。

③已对数据进行16次的叠加平均处理。

余晖模式下显示16条数据

16次叠加平均情况下缠绕光纤段的标准差维持在0.25左右

2.       试验模型搭建

运行用户软件的服务器与BOTDR设备之间通过交换机连接，也可以通过网线直接连接，设备首先连接4.7km的光纤盘，随后连接缠绕水管的光纤，将水管置于水桶中，加入热水，模拟不同高度水位，从而利用BOTDR来做液位监测。

3. 试验过程

当前状态没有进行任何操作。

第一次加入热水后，起始变化位置为4674.55m，结束变化位置为4681.08m。

第二次加入热水后，起始变化位置为4672.50m，结束变化位置为4683.12m。

第三次加入热水后，起始变化位置为4668.82m，结束变化位置为4682.98m。

第四次加入热水后，起始变化位置为4666.38m，结束变化位置为4688.84m。

第五次加入热水后，起始变化位置为4664.34m，结束变化位置为4690.47m。

4. 结果与分析

分别取不同水位的4条数据，将不同水位的4条数据进行平均处理，得到该曲线图。

当水位高度逐步升高时，水覆盖的光纤段距离也相应增大。该图红色五角星为波峰。黄色线为直线 y。紫色圆点为直线与曲线的交点。绿色圆点为波谷。每组数据取波峰为最高点，两边波谷的平均值为底线，最高点到底线的差值为幅值，直线 y=幅值*系数。

将直线与频率变化曲线的两处交点做差，差值的绝对值作为数据占宽。

由此我们可以看出，水位高度越高，数据的占宽越大，两者呈线性关系，用BOTDR来做液位监测是可行的。