基于偏振檢測(cè)的分布式光纖振動(dòng)傳感研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是伴隨著光通信技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的，具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如靈敏度高、絕緣性好、體積小、重量輕，優(yōu)良的抗電磁干擾性能和便于工業(yè)安裝等，廣泛應(yīng)用于橋梁、大壩、地礦、油氣管線等重要區(qū)域的結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估、裂縫、應(yīng)變檢測(cè)、安防預(yù)警等領(lǐng)域。分布式光纖傳感系統(tǒng)集信息的采集與傳輸于一體，可以在同一根光纖上實(shí)現(xiàn)無(wú)傳感盲區(qū)的連續(xù)傳感，特別適合長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)，尤其在油氣管道安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，具有極為廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。
　　 本文

2、在分析威脅管道安全的典型破壞行為特征基礎(chǔ)上，提出了基于偏振檢測(cè)的分布式光纖振動(dòng)傳感方案，利用法拉第旋光鏡(FRM)保證了該系統(tǒng)僅響應(yīng)由于振動(dòng)等造成的傳輸光偏振態(tài)的快速改變，消除了偏振態(tài)隨機(jī)的慢變干擾，并通過(guò)分析反射回來(lái)的傳感信號(hào)，利用其時(shí)間信息對(duì)偏振變化點(diǎn)進(jìn)行定位，可以快速、有效地監(jiān)測(cè)光纖沿線上的擾動(dòng)信息，并完成了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。本論文的主要工作如下：
　　 (1)研究分布式光纖傳感器在國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，分析基于光時(shí)域反射(OTDR

3、)結(jié)構(gòu)、基于干涉結(jié)構(gòu)的幾種常見(jiàn)的分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)，并進(jìn)行比較，提出了基于光偏振態(tài)檢測(cè)的分布式光纖振動(dòng)傳感方案；
　　 (2)分析典型油氣管道破壞行為的特性及這些破壞行為引起的振動(dòng)信號(hào)的傳播機(jī)理，并分析振動(dòng)信號(hào)對(duì)于傳輸光纖中偏振態(tài)的影響。利用瓊斯矩陣?yán)碚摲治鰝鬏斶^(guò)程中光偏振態(tài)的演化情況，說(shuō)明了法拉第旋光鏡的使用可以有效克服光偏振態(tài)的緩慢隨機(jī)變化，僅響應(yīng)快速變化，并利用互功率譜相關(guān)分析法得到振動(dòng)信號(hào)和傳感信號(hào)的時(shí)間差，定位出擾