長距離光纖傳感系統(tǒng).pdf

1、隨著我國大型建筑、長距離管道、鐵路、地鐵、油氣礦井等的快速發(fā)展,研究先進(jìn)的長距離傳感系統(tǒng)對這些設(shè)施進(jìn)行安全健康檢測顯得尤為迫切。與傳統(tǒng)的電傳感器相比,光纖傳感器具有抗腐蝕性能、防電磁干擾、傳輸損耗低、信號帶寬大等優(yōu)點(diǎn)。尤其是準(zhǔn)分布式和分布式光纖傳感器能夠在一段光纖上擁有大量的傳感點(diǎn),成為了長距離傳感系統(tǒng)的最佳選擇之一。本文分別對基于布拉格光纖光柵(FBG)的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)和基于相位光時域反射計(Φ-OTDR)的分布式傳感系統(tǒng)進(jìn)行了研究

2、,并實(shí)現(xiàn)了兩種方式的長距離傳感。 首先,本文對FBG和Φ-OTDR傳感系統(tǒng)的工作原理、應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,對比其優(yōu)缺點(diǎn)。接著研究分析了各種光纖放大技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)傳感系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)際需要選擇了將摻鉺光纖放大和光纖喇曼放大技術(shù)應(yīng)用于長距離光纖傳感系統(tǒng)。 然后,設(shè)計并搭建了可調(diào)環(huán)形腔光纖激光器以及長距離FBG傳感系統(tǒng)。提出了采用雙波喇曼和摻鉺光纖混合放大的方式來延長系統(tǒng)傳輸距離。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明僅使用兩只功率

3、各170mW和180mW的喇曼泵浦,和一支40mW摻鉺光纖泵浦,能夠在100km的傳輸距離上獲得大于57dB的優(yōu)良信噪比。然后對系統(tǒng)遠(yuǎn)端的FBG進(jìn)行了溫度和靜態(tài)應(yīng)變實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)的可靠性。同時將混合放大系統(tǒng)應(yīng)用于光纖傳感分析儀Si720,在100km遠(yuǎn)端獲得了信噪比7dB的傳感信號,并進(jìn)行了溫度和靜態(tài)應(yīng)變實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)性能。 最后,設(shè)計并搭建了基于摻鉺光纖放大的Φ-OTDR傳感系統(tǒng)。分析并測試了傳感光纖的布里淵閾值,標(biāo)定Φ-