外差BOTDA中相位解調系統(tǒng)的設計與實現.pdf

1、本文在綜述布里淵光時域分析(BOTDA)技術研究現狀的基礎上，論述了自發(fā)布里淵散射(SPBS)和受激布里淵散射(SBS)的作用機理，根據受激布里淵散射的作用機理，分析了布里淵頻移受溫度和應變影響的特性，研究了布里淵頻移與光纖溫度和應變的對應關系。
　　介紹了傳統(tǒng)的直接檢測BOTDA系統(tǒng)原理和可以同時檢測布里淵幅度和相移的外差BOTDA系統(tǒng)原理，對比分析了兩種系統(tǒng)，推導了受激布里淵散射作用傳輸函數和兩種系統(tǒng)輸出信號的信噪比表達式。<

2、br>　　在分析外差BOTDA系統(tǒng)的基礎上，深入研究了布里淵相位的解調方法，設計了模擬相位解調系統(tǒng)和數字相位解調系統(tǒng)。在Simulink系統(tǒng)中搭建了模擬相位解調系統(tǒng)模型，仿真實現了對射頻信號和本振信號的相位差提取。針對模擬相位解調系統(tǒng)中由于正交解調模塊AD0105B中的硬件結構、系統(tǒng)中AOM的頻率不穩(wěn)定性引起的誤差提出了相應的解決辦法。使用Labview軟件搭建了數字相位解調仿真平臺，在此平臺上使用過零檢測法、相關檢測法以及I/Q正交檢

3、測法實現了對相位差信息的提取，并在不同噪聲條件下分析了三種方法的性能：小噪聲條件下，過零檢測法受噪聲影響較大，相關檢測法、I/Q正交檢測法基本不受影響，保持較好的解調精度；大噪聲條件下，過零檢測法受噪聲影響很大，喪失解調能力，相關檢測法發(fā)生邊緣漂移現象，解調精度降低，I/Q正交檢測法受影響較小，依然保持較高的解調精度。后期針對三種數字解調算法提出了相應的優(yōu)化方案：在過零檢測法中，加入疊加平均過程，實現在噪聲環(huán)境中提取高精度相位差信息；在