高性能布里淵光時(shí)域分析分布式傳感的研究.pdf

1、分布式光纖傳感器(Distributed Optical-fiber Sensor，DOFS)除了具有一般光纖傳感器抗電磁干擾、耐腐蝕以及電絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，還能在沿光纖路徑上得到被測(cè)量場(chǎng)在時(shí)間和空間上的連續(xù)分布信息?；诤笙蛏⑸涞姆植际焦饫w傳感技術(shù)中包括基于瑞利散射的傳感技術(shù)、基于拉曼效應(yīng)的傳感技術(shù)、基于布里淵效應(yīng)的傳感技術(shù)等。這些傳感機(jī)理中布里淵分布式光纖傳感可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度和應(yīng)變的測(cè)量。其中，布里淵光時(shí)域分析儀利用了其受激布里淵散射信

2、號(hào)較強(qiáng)的特點(diǎn)，在一定程度上克服了拉曼散射傳感和布里淵光時(shí)域反射計(jì)信號(hào)微弱很難檢測(cè)的缺點(diǎn)，成為當(dāng)前分布式光纖傳感的一種重要應(yīng)用和研究熱點(diǎn)。
　　 在布里淵光時(shí)域分析儀中，需要檢測(cè)由脈沖激勵(lì)光和直流探測(cè)光的非線性作用產(chǎn)生的受激布里淵散射信號(hào)。根據(jù)激勵(lì)光和探測(cè)光采用的不同頻差，可分為激勵(lì)光頻率高于探測(cè)光的增益型和激勵(lì)光頻率低于探測(cè)光的衰減型。由于受激布里淵散射作用引起的功率損失影響，增益型BOTDA的傳感距離和信噪比受到一定限制。本課

3、題對(duì)于衰減型布里淵光時(shí)域分析方式，進(jìn)行了和增益型衰減型傳感模式的性能分析比較。首先從原理的角度詳細(xì)分析了增益型/衰減型BOTDA的傳感機(jī)制及其性能，指出了衰減型BOTDA的優(yōu)勢(shì)；再基于MATLAB和Optsim軟件模擬仿真和實(shí)驗(yàn)，對(duì)衰減型BOTDA的性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行驗(yàn)證。研究表明衰減型BOTDA具有更好的傳感距離和檢測(cè)精度，在同樣傳感距離下衰減型的最差檢測(cè)信噪比比增益型大10dB以上，因此更適合于長(zhǎng)距離分布式光纖傳感器。本文最后針對(duì)分布式光