基于φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng).pdf

1、分布式光纖傳感系統(tǒng)是利用光纖作為傳感介質(zhì)的一種傳感系統(tǒng),能對(duì)沿光纖線路范圍內(nèi)的對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)程和實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)。本文中的分布式光纖傳感系統(tǒng)利用φ-OTDR(phase-sensitive optical time-domain reflectomete, 相位敏感光時(shí)域反射計(jì))的干涉機(jī)理,從光纖中不同部分反射回來(lái)的瑞利散射光同時(shí)到達(dá)光探測(cè)器而發(fā)生干涉,實(shí)驗(yàn)證明這種系統(tǒng)與常規(guī)的OTDR系統(tǒng)相比,可以探測(cè)更微弱的擾動(dòng)。 基于φ-OTDR

2、技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)作為一種新型的安防監(jiān)測(cè)系統(tǒng),不僅具有抗電磁干擾、抗腐蝕、靈敏度高等特點(diǎn),而且具有隱蔽性好、報(bào)警定位精確、數(shù)據(jù)處理相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),適合于對(duì)大范圍、長(zhǎng)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),在安防領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。 本課題具有很強(qiáng)的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性,φ-OTDR技術(shù)是近年來(lái)新出現(xiàn)的技術(shù),而且,國(guó)內(nèi)目前對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的研究尚無(wú)先例。針對(duì)該課題作者在φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)理論研究和實(shí)驗(yàn)研究上都做了大量的開(kāi)拓性工作,主要完成了下

3、面的具體工作： (1)本文總結(jié)了分布式光纖傳感系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用情況,在分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié)出基于φ-OTDR技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值； (2) 由OTDR理論出發(fā),對(duì)φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析； (3)提出并構(gòu)造了一個(gè)基于大功率超窄線寬單模光纖激光器,并采用自行設(shè)計(jì)的摻鉺光纖放大器的φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)； (4)在系統(tǒng)中使用電光調(diào)

4、制器進(jìn)行了室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)定位精度為50m(為目前φ-OTDR系統(tǒng)在國(guó)際上報(bào)道的最高定位精度),定位范圍為14km的分布式光纖傳感系統(tǒng),并進(jìn)行了室外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證； (5)在系統(tǒng)中使用聲光調(diào)制器進(jìn)行了室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了一個(gè)定位精度為50m,定位范圍為25km(為目前φ-OTDR系統(tǒng)在國(guó)際上報(bào)道的最長(zhǎng)定位距離)的分布式光纖傳感系統(tǒng)； (6)討論了受激布里淵效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)的影響； (7)初步研究了基于副載波調(diào)制技