基于相位檢測(cè)的布里淵分布式光纖振動(dòng)傳感技術(shù)研究.pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)由于其測(cè)量距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、鋪設(shè)方便且維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在光纖傳感領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注和研究。其中基于布里淵光時(shí)域反射（BOTDR）的光纖分布式傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖沿線應(yīng)變和溫度的傳感。目前，此類傳感器已經(jīng)逐步商業(yè)化。然而，這些傳感器只能對(duì)靜態(tài)的應(yīng)變和溫度進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)性差，無(wú)法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。基于布里淵散射的光纖分布式振動(dòng)傳感器，在國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道。本文在查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、調(diào)研布里淵分布式光纖傳感技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀后，

2、結(jié)合布里淵散射光的特點(diǎn)，提出了一種基于相位檢測(cè)的布里淵分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)BOTDR分布式光纖傳感器不具備動(dòng)態(tài)檢測(cè)能力這一不足，本文設(shè)計(jì)的BOTDR系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)，即動(dòng)態(tài)應(yīng)變的傳感。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了布里淵散射的理論基礎(chǔ)，得到了布里淵散射光頻率與光纖軸向所受振動(dòng)信號(hào)之間的關(guān)系，提出了BOTDR系統(tǒng)的相位檢測(cè)方法，為本文的系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。⑵討論了Golay互補(bǔ)序列的特點(diǎn)以及編碼

3、、解碼原理。主要分析了編碼光脈沖泵浦情況下，系統(tǒng)信噪比、動(dòng)態(tài)范圍、布里淵散射光譜寬度和受激布里淵散射光閾值的變化。利用 MATLAB仿真軟件，進(jìn)行了編碼光脈沖系統(tǒng)響應(yīng)以及解碼過(guò)程的仿真。⑶對(duì)3x3耦合器相位解調(diào)方法進(jìn)行了研究，論述了3x3耦合器相位解調(diào)法在BOTDR系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性。著重討論了相位解調(diào)結(jié)構(gòu)中光纖延遲線長(zhǎng)度對(duì)與BOTDR應(yīng)變測(cè)量范圍和系統(tǒng)空間分辨率的限制。推導(dǎo)了算法流程，并進(jìn)行仿真。⑷搭建了基于相位檢測(cè)的布里淵分布式振動(dòng)