脈沖預(yù)泵浦瑞利BOTDA傳感系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、本文在闡述國內(nèi)外布里淵分布式光纖傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，論述了光纖內(nèi)部自發(fā)布里淵散射和受激布里淵散射的作用機(jī)理，根據(jù)受激布里淵散射的作用機(jī)理，著重分析了其瞬態(tài)耦合波方程。
　　首先介紹了脈沖預(yù)泵浦瑞利布里淵光時域分析(PPP R-BOTDA)分布式傳感系統(tǒng)的原理。利用時間有限差分法對PPP R-BOTDA系統(tǒng)中SBS瞬態(tài)耦合波方程組進(jìn)行了解析并得到了擬合后的數(shù)值解，得出了傳感脈沖光場、瑞利散射光場和聲波場三場的幅值特性。

2、　　之后采用頻域法解析了PPP R-BOTDA系統(tǒng)中SBS瞬態(tài)耦合波方程組，并利用Matlab對該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。當(dāng)傳感脈沖小于聲子壽命時，布里淵散射譜急劇展寬且譜峰功率大幅度降低。仿真研究表明階梯脈沖使布里淵譜寬變窄，而脈沖預(yù)泵浦技術(shù)能夠同時提高系統(tǒng)的空間分辨率和頻移測量精度，實(shí)現(xiàn)了布里淵散射信號的譜域整形；通過時頻變換推導(dǎo)了脈沖預(yù)泵浦瑞利BOTDA系統(tǒng)中空間分辨率下頻域布里淵譜特性的時域增益表達(dá)式；分析了累積整條光纖后的增益對瑞利散

3、射光功率的影響特性，實(shí)現(xiàn)了布里淵散射信號的時域整形，減小了非本地效應(yīng)。
　　最后設(shè)計(jì)了PPP R-BOTDA傳感系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方案，重點(diǎn)設(shè)計(jì)并搭建了串聯(lián)兩個電光調(diào)制器生成調(diào)制階梯脈沖光的實(shí)驗(yàn)?zāi)K。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了階梯脈沖光子系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方案的可行性。結(jié)果表明，當(dāng)用微波信號源和階梯脈沖發(fā)生器調(diào)制時分別將電光調(diào)制器的工作點(diǎn)偏置在傳輸曲線的正線性點(diǎn)和谷點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的組成和性能指標(biāo)要求選擇合適的微波調(diào)制信號幅度和調(diào)制指數(shù)，可獲得滿足PPP R