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《相位敏感型分布式光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感系統(tǒng)的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩士學(xué)位論文相位敏感型分布式光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感系統(tǒng)的研究作者姓名李炯學(xué)科專業(yè)光學(xué)指導(dǎo)教師楊中民教授所在學(xué)院物理與光電學(xué)院論文提交日期2018年4月ResearchonPhaseSensitiveDistributedFiberDynamicStrainSensingSystemADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiongLiSupervisor：Prof.ZhongminYangSouthChinaUniversityofTechnol
2、ogyGuangzhou,China摘要分布式動(dòng)態(tài)應(yīng)變光纖傳感是利用光纖中傳輸?shù)墓庑畔⒆鳛檩d體，對(duì)外界的擾動(dòng)進(jìn)行探測(cè)的傳感技術(shù)。相比于現(xiàn)有的機(jī)械和電學(xué)檢測(cè)方案，光纖傳感技術(shù)方案具備抗電磁干擾、探測(cè)距離遠(yuǎn)和頻帶寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前分布式動(dòng)態(tài)應(yīng)變檢測(cè)方案的研究主要集中于瑞利散射型的和布里淵散射型的檢測(cè)方案。但在兼顧快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、高靈敏度和合適空間分辨率的方面，基于瑞利散射的相敏型分布式光纖傳感技術(shù)具備更好的應(yīng)用潛力和研究意義。本論文工作針對(duì)基于瑞利散射的分布式光纖動(dòng)態(tài)應(yīng)變傳感技術(shù)進(jìn)行了深入的理論及實(shí)驗(yàn)探索：基
3、于瑞利散射的相敏型光時(shí)域反射計(jì)（Phase-OTDR）和基于瑞利散射的相敏型光頻域反射計(jì)（Phase-OFDR）。論文的主要工作如下：1，詳細(xì)闡述Phase-OTDR傳感系統(tǒng)的探測(cè)原理，針對(duì)目前研究中光源線寬對(duì)傳感性能影響的具體機(jī)理及參數(shù)要求尚不明晰的問(wèn)題，著重建立與光源線寬相關(guān)的瑞利散射光干涉及相干檢測(cè)理論模型，深入分析光源相干性與傳感信噪比的關(guān)系。理論分析結(jié)果表明：線寬會(huì)對(duì)傳感信噪比產(chǎn)生較大影響，隨著線寬展寬，檢測(cè)信噪比將呈指數(shù)衰減。當(dāng)光源線寬從2kHz增至1MHz，系統(tǒng)檢測(cè)信噪比下降4.3dB?；?/p>
4、于可調(diào)線寬激光器開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)光源線寬從2kHz展寬到1MHz，檢測(cè)信噪比下降4.1dB。線寬因素的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論推導(dǎo)的結(jié)果相吻合。2，搭建基于瑞利散射的分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)（Phase-OTDR）樣機(jī)。詳細(xì)介紹整個(gè)Phase-OTDR系統(tǒng)樣機(jī)光學(xué)結(jié)構(gòu)和信號(hào)數(shù)據(jù)處理流程。在光源線寬實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指導(dǎo)下，選取2kHz線寬激光源作為種子光源；采用光學(xué)相干檢測(cè)的技術(shù)方案，有效實(shí)現(xiàn)振動(dòng)幅度和相位的解調(diào)；采用并行處理的數(shù)據(jù)分析算法，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)應(yīng)變的分布式快速監(jiān)測(cè)及實(shí)時(shí)分析。搭建動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試平臺(tái)，對(duì)整個(gè)
5、傳感系統(tǒng)樣機(jī)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：傳感距離5km，空間分辨率5m，傳感信噪比達(dá)到36dB，振動(dòng)響應(yīng)頻率達(dá)到1500Hz，且樣機(jī)具備實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)測(cè)功能。3，創(chuàng)新性提出一種基于相位直接解調(diào)的Phase-OFDR傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高空間分辨率的應(yīng)變分布式監(jiān)測(cè)。針對(duì)此技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行詳細(xì)的理論分析及技術(shù)構(gòu)建，利用3×3耦合器的光路結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行移相以及配合差分相乘的算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變致相位變化的直接解調(diào)，同時(shí)克服了光源調(diào)諧不穩(wěn)定性的影響。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：此Phase-OFDR方案能夠檢測(cè)和區(qū)分毫米級(jí)別的多個(gè)斷點(diǎn)，
6、在200m長(zhǎng)的傳感光纖上，實(shí)I現(xiàn)10cm空間分辨率，100Hz動(dòng)態(tài)應(yīng)變檢測(cè)，同時(shí)兼具靜態(tài)應(yīng)變監(jiān)測(cè)的功能應(yīng)變傳感靈敏度達(dá)到1με。關(guān)鍵詞：分布式光纖傳感、相位解析、動(dòng)態(tài)應(yīng)變IIAbstractDistributeddynamicstrainfibersensingisasensingschemethatutilizeslighttransmittinginanopticalfiberasacarriertodetecttheexternaldisturbance.Comparedwiththeexisti
7、ngmechanicalandelectricaldetectionsolutions,opticalfibersensortechnologysolutionhastheadvantageofanti-electromagneticinterference,long-distancedetectionrange,andwidefrequencybandwidthandsoon.Atpresent,theresearchofdistributeddynamicstraindetectionschemes
8、mainlyfocusonRayleighscatteringandBrillouinscatteringdetectionschemes.Phase-OTDRandOFDR,whicharebothbasedontheRayleighbackscatteringscheme,havemoreapplicationpotentialandresearchsignificanceintakingaccountofthefastresponse
