相位調(diào)制型分布式光纖傳感器的研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是伴隨著光導(dǎo)纖維及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種以光為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界信號的新型傳感技術(shù)。其中相位調(diào)制型光纖傳感器因?yàn)槠錁O高的靈敏度已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是在檢測領(lǐng)域具有極大的發(fā)展前景。本文的主要研究內(nèi)容如下： 在理論方面：闡述了引起光纖中光相位調(diào)制的兩種物理效應(yīng)：應(yīng)力應(yīng)變效應(yīng)和溫度應(yīng)變效應(yīng)；介紹相位調(diào)制型光纖傳感器中幾種常用的光纖干涉儀并比較了這幾種光纖干涉儀的靈敏度；對激光器、光接收

2、機(jī)等光電器件的各項(xiàng)性能進(jìn)行數(shù)值模擬與分析，并介紹了光纖連接損耗的類型；對光纖微分干涉儀的相位壓縮原理進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并對其微分效應(yīng)進(jìn)行了分析，給出了限定條件，證明了通過在壓電陶瓷上施加交流信號，可以實(shí)現(xiàn)對傳輸光進(jìn)行相位調(diào)制的目的；對泄漏檢測系統(tǒng)中的定位原理進(jìn)行了公式推導(dǎo)，并分析了基于相關(guān)算法的數(shù)字信號處理原理。 在實(shí)驗(yàn)方面：組建了基于Sagnac原理的光纖微分干涉儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇了適當(dāng)?shù)膲弘娞沾?，通過偏振控制器調(diào)節(jié)兩

3、路光的相角，延遲光纖為2km。通過實(shí)驗(yàn)觀測到，輸出光強(qiáng)的幅值與最大位相差即信號電壓的頻率和幅度成正比，其線性擬合度分別達(dá)到0.9993和0.9995。 搭建了用于石油泄漏檢測的分布式光纖傳感系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括分布式光纖傳感器的光路設(shè)計(jì)、工程現(xiàn)場鋪設(shè)、以及基于LabVIEW軟件的程序設(shè)計(jì)和數(shù)字信號處理系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)采用NI公司的SCXI-1600和PXI-6122數(shù)據(jù)采集裝置，采樣頻率為150KHz，通過相關(guān)峰判斷泄漏事件，實(shí)現(xiàn)