光纖布里淵傳感信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)將光時(shí)域反射和自發(fā)布里淵散射效應(yīng)融合起來(lái)進(jìn)行傳感測(cè)量,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在民用設(shè)施、環(huán)境監(jiān)測(cè)、航空航天工業(yè)、電力監(jiān)控和巖土工程等方面都有巨大應(yīng)用潛力。本論文結(jié)合實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的國(guó)家973項(xiàng)目子課進(jìn)行光纖中微弱布里淵散射信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)研究。基于光相干檢測(cè)的原理設(shè)計(jì)了一種新型BOTDR系統(tǒng),旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中布里淵散射光信號(hào)弱,技術(shù)復(fù)雜、成本高的問(wèn)題,為研制新型的布里淵傳感器奠定基礎(chǔ)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)包括:

2、
　　(1)分析了基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)研究背景、意義及發(fā)展?fàn)顩r;著重論述了BOTDR技術(shù)研究現(xiàn)狀;分析了光纖中布里淵散射譜特性和傳感機(jī)理,建立布里淵散射與溫度和應(yīng)變的對(duì)應(yīng)關(guān)系,為BOTDR系統(tǒng)的研發(fā)奠定基礎(chǔ)。
　　(2)建立基于快速傅里葉變換(FFT)頻譜分析技術(shù)的BOTDR仿真系統(tǒng),并利用Matlab進(jìn)行傳感信號(hào)FFT仿真。研究多次累加平均提高信噪比的方法,分析采樣率、FFT點(diǎn)數(shù)、累加平均次數(shù)等因素對(duì)頻率解調(diào)

3、精度的影響。
　　(3)搭建相干檢測(cè)的BOTDR系統(tǒng)并進(jìn)行光路測(cè)試,通過(guò)在參考光路引入單波長(zhǎng)布里淵環(huán)形激光器,與背向自發(fā)布里淵散射信號(hào)相干,將11GHz的高頻布里淵傳感信號(hào)移到200MHz以內(nèi),并分析了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
　　(4)利用LabVIEW開發(fā)平臺(tái)編程實(shí)現(xiàn)相干檢測(cè)信號(hào)的采集及FFT實(shí)時(shí)頻譜分析,并通過(guò)多次累加提高信噪比。對(duì)25Km傳感光纖上的BOTDR相干信號(hào)頻率解調(diào)結(jié)果進(jìn)行了分析,并討論了系統(tǒng)中存在的主要問(wèn)題。