基于LEAF光纖的BOTDA溫度和應(yīng)變同時(shí)測(cè)量基礎(chǔ)研究.pdf

1、分布式光纖傳感器在健康以及安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用,尤其是在長(zhǎng)距離和高精度測(cè)量中。但是隨著對(duì)傳感器精度以及分辨率等性能的要求的提高,尤其體現(xiàn)在更精確的多參量同時(shí)測(cè)量方面,傳統(tǒng)的分布式光纖傳感器的發(fā)展遇到了瓶頸,突破這一瓶頸的研究是目前分布式傳感領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文結(jié)合布里淵光時(shí)域反射計(jì)(BOTDA)分布式光纖傳感結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),對(duì)采用大有效面積光纖(LEAF光纖)作為傳感光纖的傳感方法做了初步的探索和分析。論文的主要內(nèi)容如下:
　

2、　1、系統(tǒng)介紹了光纖分布式傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并重點(diǎn)論述了基于布里淵散射的分布式傳感技術(shù)的基本理論和傳感原理。
　　2、詳細(xì)介紹了BOTDA結(jié)構(gòu)分布式光纖傳感系統(tǒng)的傳感原理,分析了該結(jié)構(gòu)中主要器件的選擇以及相關(guān)的參數(shù)設(shè)置,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于 LEAF光纖的BOTDA傳感結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)對(duì)LEAF光纖傳感特性的研究,其中包括:受激布里淵效應(yīng)所需頻差信號(hào)的產(chǎn)生方法、高消光比脈沖信號(hào)的產(chǎn)生方法以及傳感信號(hào)相干檢測(cè)的實(shí)現(xiàn)方法,并通過仿真論證

3、了設(shè)計(jì)方案的可行性。
　　3、通過求解穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)布里淵散射方程的數(shù)值解和解析解,對(duì)不同類型,不同長(zhǎng)度以及不同脈沖寬度條件下光纖中的受激布里淵散射進(jìn)行了仿真,并重點(diǎn)分析了光纖中受激布里淵散射的閾值功率的估算方法。
　　4、通過在9.5 GHz到11.5 GHz以間隔為10 MHz的手動(dòng)掃頻,由描點(diǎn)法獲得了常溫下 LEAF光纖中的受激布里淵增益譜。通過改變 LEAF光纖外部環(huán)境的溫度和光纖中的應(yīng)變,探索了 LEAF光纖中布里淵增