基于光纖中聲模與光模互作用的溫度應(yīng)變同時測量技術(shù)研究.pdf

1、分布式溫度應(yīng)變測量技術(shù)在油氣管道、電力線路、橋梁和建筑物安全監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用需求?；诓祭餃Y散射效應(yīng)的溫度應(yīng)變同時測量技術(shù)作為其中的典型方案之一，擁有測量精度高、距離長、空間分辨率優(yōu)等特點。本文給出了一種基于受激布里淵散射(SBS)效應(yīng)中聲模與光?；プ饔脕韺崿F(xiàn)溫度應(yīng)變同時測量的方法，并圍繞其相關(guān)的基礎(chǔ)理論、性能仿真和實驗驗證展開了研究。
　　(1)從SBS效應(yīng)的物理過程出發(fā)，理論分析了光纖的材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)對聲光模激勵的影響

2、，闡明了聲光模的激勵與場分布對布里淵增益譜(BGS)形狀的剪裁作用，給出了BGS隨溫度和應(yīng)變的變化關(guān)系，從而建立了基于光纖中聲模與光?；プ饔脤崿F(xiàn)溫度應(yīng)變同時測量的理論模型，并給出了相應(yīng)的求解方法。
　　(2)設(shè)計了一種多聲模/單光模光纖，基于多聲模與單光模的互作用構(gòu)建了具有多峰結(jié)構(gòu)的BGS，利用BGS的多個布里淵頻移(BFS)隨溫度和應(yīng)變的線性變化特性，有望實現(xiàn)溫度和應(yīng)變的同時測量。仿真分析了光纖的材料和幾何結(jié)構(gòu)對聲光模激勵和BG

3、S形狀剪裁的影響，同時給出了溫度應(yīng)變測量范圍、測量靈敏度和測量誤差隨光纖的材料和幾何結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。仿真結(jié)果表明：利用多聲模/單光模光纖的多峰結(jié)構(gòu)BGS，有望實現(xiàn)約0.5℃和10.3με的溫度應(yīng)變測量誤差。
　　(3)搭建了基于多聲模/單光模光纖的SBS效應(yīng)頻率響應(yīng)測量實驗系統(tǒng)，驗證了其BGS具有清晰的雙峰結(jié)構(gòu)，能適用于溫度應(yīng)變的同時測量。在此基礎(chǔ)上，進一步搭建了基于多聲模/單光模光纖的分布式溫度應(yīng)變測量實驗系統(tǒng)，闡明了系統(tǒng)的工作