光纖布里淵傳感信號的檢測技術研究.pdf

1、布里淵光時域反射(BOTDR)技術將光時域反射和自發(fā)布里淵散射效應融合起來進行傳感測量,結構簡單。在民用設施、環(huán)境監(jiān)測、航空航天工業(yè)、電力監(jiān)控和巖土工程等方面都有巨大應用潛力。本論文結合實驗室進行的國家973項目子課進行光纖中微弱布里淵散射信號的檢測技術研究。基于光相干檢測的原理設計了一種新型BOTDR系統(tǒng),旨在解決現(xiàn)有技術中布里淵散射光信號弱,技術復雜、成本高的問題,為研制新型的布里淵傳感器奠定基礎。本論文的主要研究內容和創(chuàng)新點包括:

2、
　　(1)分析了基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術研究背景、意義及發(fā)展狀況;著重論述了BOTDR技術研究現(xiàn)狀;分析了光纖中布里淵散射譜特性和傳感機理,建立布里淵散射與溫度和應變的對應關系,為BOTDR系統(tǒng)的研發(fā)奠定基礎。
　　(2)建立基于快速傅里葉變換(FFT)頻譜分析技術的BOTDR仿真系統(tǒng),并利用Matlab進行傳感信號FFT仿真。研究多次累加平均提高信噪比的方法,分析采樣率、FFT點數(shù)、累加平均次數(shù)等因素對頻率解調

3、精度的影響。
　　(3)搭建相干檢測的BOTDR系統(tǒng)并進行光路測試,通過在參考光路引入單波長布里淵環(huán)形激光器,與背向自發(fā)布里淵散射信號相干,將11GHz的高頻布里淵傳感信號移到200MHz以內,并分析了系統(tǒng)的性能指標。
　　(4)利用LabVIEW開發(fā)平臺編程實現(xiàn)相干檢測信號的采集及FFT實時頻譜分析,并通過多次累加提高信噪比。對25Km傳感光纖上的BOTDR相干信號頻率解調結果進行了分析,并討論了系統(tǒng)中存在的主要問題。