基于相位檢測的布里淵分布式光纖振動傳感技術(shù)研究.pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)由于其測量距離長、抗干擾能力強(qiáng)、鋪設(shè)方便且維護(hù)簡單等優(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域反射（BOTDR）的光纖分布式傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對光纖沿線應(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，這些傳感器只能對靜態(tài)的應(yīng)變和溫度進(jìn)行測量，實(shí)時性差，無法對振動信號進(jìn)行檢測?；诓祭餃Y散射的光纖分布式振動傳感器，在國內(nèi)外鮮有報道。本文在查閱國內(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的布里淵分布式光纖振動傳感系統(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態(tài)檢測能力這一不足，本文設(shè)計(jì)的BOTDR系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對振動信號，即動態(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信號之間的關(guān)系，提出了BOTDR系統(tǒng)的相位檢測方法，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)以及解碼過程的仿真。⑶對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)中光纖延遲線長度對與BOTDR應(yīng)變測量范圍和系統(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的布里淵分布式振動