脈沖編碼多模激光器BOTDR系統(tǒng)建模分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、本文在闡述布里淵光時(shí)域反射(BOTDR)技術(shù)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)光纖布里淵散射理論，包括自發(fā)布里淵散射和受激布里淵散射機(jī)理進(jìn)行了分析，同時(shí)介紹了利用布里淵頻移和強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)溫度和應(yīng)變同時(shí)測(cè)量的原理。
　　研究了外差檢測(cè)脈沖編碼BOTDR系統(tǒng)，分別介紹了Golay碼、Simplex碼和CCPONS碼應(yīng)用于移頻外差檢測(cè)BOTDR系統(tǒng)的編解碼原理及編碼增益，用MATLAB對(duì)三種不同碼型編碼系統(tǒng)時(shí)域輸出信號(hào)進(jìn)行仿真對(duì)比，并對(duì)比分析了編碼長(zhǎng)度和

2、疊加平均次數(shù)增加時(shí)的信噪比改善效果。
　　分別提出了基于窄譜DFB激光器單波長(zhǎng)、三波長(zhǎng)和多模FP激光器的APD外差檢測(cè)Golay編碼BOTDR系統(tǒng)，分析了三種系統(tǒng)編解碼原理及外差檢測(cè)原理，討論了光纖受激布里淵散射閾值對(duì)編碼長(zhǎng)度的限制問題，并推導(dǎo)了系統(tǒng)信噪比的數(shù)學(xué)表達(dá)式；研究了系統(tǒng)信噪比與APD倍增因子、編碼長(zhǎng)度和縱模數(shù)之間的相互制約關(guān)系，分別得到了APD最佳倍增因子、最佳編碼長(zhǎng)度和最佳縱模數(shù)的表達(dá)式，選用帶寬為500 MHz的AP

3、D光電檢測(cè)器和峰值功率50 mW、脈沖寬度100 ns的入纖脈沖時(shí)，分別對(duì)提出的三種系統(tǒng)進(jìn)行建模分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)并用MATLAB對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　結(jié)果表明，為了實(shí)現(xiàn)高精度傳感，除了要考慮光纖受激布里淵散射對(duì)編碼長(zhǎng)度的限制問題、信號(hào)功率過大造成的APD光電檢測(cè)器飽和的問題，還需根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)考慮激光器類型、接收機(jī)帶寬等其他因素，權(quán)衡各個(gè)參數(shù)來確定最佳APD倍增因子、最佳編碼長(zhǎng)度和最佳縱模數(shù)。對(duì)于單頻編碼BOTDR系統(tǒng)，選取A