基于偏振態(tài)探測(cè)的分布式光纖振動(dòng)傳感器.pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)作為當(dāng)前傳感領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向，近些年來(lái)得到較大的發(fā)展。此項(xiàng)技術(shù)最大的特點(diǎn)是使得沿布設(shè)路徑上的光纖可全部成為敏感元件，能夠精確測(cè)量沿光纖上任一點(diǎn)的溫度、振動(dòng)等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)或擾動(dòng)點(diǎn)的定位。偏振光時(shí)域反射(polarization optical time domain reflectometry, POTDR)技術(shù)利用光波偏振對(duì)振動(dòng)、溫度等敏感的特性，適合用于微弱振動(dòng)擾動(dòng)的遠(yuǎn)距離定位探測(cè)，可開(kāi)發(fā)成分布式光纖振動(dòng)

2、傳感器。
　　本文將POTDR技術(shù)應(yīng)用于對(duì)微弱振動(dòng)擾動(dòng)信號(hào)的定位探測(cè)。文中首先闡述了POTDR傳感技術(shù)的相關(guān)理論，深入研究了后向散射光的兩正交偏振信息及其隨外界振動(dòng)信號(hào)干擾時(shí)兩正交偏振模式的相應(yīng)變化，提出了一種差分探測(cè)的POTDR方案，并組建了分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了差分探測(cè)POTDR能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)振動(dòng)擾動(dòng)的精確定位。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、理論部分闡述POTDR的工作原理，分析偏振態(tài)(SOP

3、)的基本方法，并用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算了光纖中的雙折射效應(yīng)（包括光纖的本征雙折射和振動(dòng)引起的感應(yīng)雙折射）對(duì)偏振態(tài)的影響。仿真結(jié)果表明光纖中的雙折射效應(yīng)使得輸出光的偏振度劣化，驗(yàn)證了POTDR技術(shù)應(yīng)用于振動(dòng)探測(cè)的可行性。
　　2、提出了一種基于差分探測(cè)POTDR分布式振動(dòng)傳感方案。文中設(shè)計(jì)了兩套方案的光路結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)方案采用偏振光信號(hào)與后向散射光信號(hào)進(jìn)行差分探測(cè)，另一方案采用同一路信號(hào)光在兩個(gè)正交方向上的偏振信號(hào)的差分探測(cè)，測(cè)試結(jié)果顯示