分布式馬赫-澤德干涉儀的原理與應(yīng)用研究.pdf

1、光纖傳感器經(jīng)歷了近20年的發(fā)展，取得了引人注目的成就，在軍事，工業(yè)，科研等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。其具備了靈敏度高/動(dòng)態(tài)范圍大/不受電磁干擾等突出的優(yōu)點(diǎn)。在包括強(qiáng)度/頻率/波長/偏振調(diào)制等多種光纖傳感形式當(dāng)中，相位調(diào)制型具有最高的靈敏度，而分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器則可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)高精度定位傳感，具備廣闊的應(yīng)用前景。本論文從應(yīng)用的角度對分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器技術(shù)中的一些基礎(chǔ)問題進(jìn)行研究了探討。論文由以下6個(gè)部分組成： (1)管

2、道檢測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。 (2)不同分布式光纖傳感之間的原理對比以及理論分析。 (3)干涉型分布式光纖振動(dòng)傳感器中光源的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。 (4)從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面對分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器的信號解調(diào)處理進(jìn)行分析和探討。 (5)分布式光纖傳感器信號檢測以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究。 (6)結(jié)束語。 論文的第一部分是在參閱其他文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對管道檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢作一個(gè)一般性的總結(jié)

3、。論文的第二部分對分布式光纖傳感器的原理分析作一簡單的說明后，重點(diǎn)研究了分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器中的一些關(guān)鍵技術(shù)問題。論文的第三部分從分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器對光源的要求出發(fā)，采用了高穩(wěn)定度的恒溫控制以及功率穩(wěn)恒控制方法，通過高信噪比的運(yùn)算放大器，半導(dǎo)體制冷器，設(shè)計(jì)了一種激光電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，本系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且溫度控制穩(wěn)定/準(zhǔn)確度高?？墒拱雽?dǎo)體激光器的輸出波長保持穩(wěn)定，保證了干涉型光纖傳感器的

4、測量準(zhǔn)確度。論文的第四部分從理論上推導(dǎo)分析干涉型光纖振動(dòng)傳感器信號調(diào)制和解調(diào)原理。指出解調(diào)的必要性和目前常用的解調(diào)方法，設(shè)計(jì)信號解調(diào)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)說明3×3耦合器解調(diào)方法的特點(diǎn)。由此分別介紹討論了Labview軟件相位解調(diào)的方法和效果。論文的第五部分著重研究討論數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，給出了以高性能數(shù)字信號處理器（DSP）/可編程邏輯器件（CPLD）和USB2.0接口為基礎(chǔ)的硬件實(shí)現(xiàn)框架，并詳細(xì)介紹了硬件實(shí)現(xiàn)的各個(gè)組成部分，包括芯片選用