基于相干檢測的分布式光纖振動(dòng)傳感器.pdf

1、PCOTDR(polarizationcoherentoptical time domain reflectometry，偏振相干光時(shí)域反射技術(shù))是利用光纖中光波偏振態(tài)作為外界物理量的調(diào)制參量，可以實(shí)現(xiàn)振動(dòng)、磁場、電場和溫度等多種物理量的分布式傳感，具有探測靈敏度高、測量速度快、動(dòng)態(tài)范圍大的優(yōu)勢，能在諸多領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。本文創(chuàng)新地提出了將偏振態(tài)調(diào)制、相干檢測、OTDR相結(jié)合的分布式光纖振動(dòng)傳感器的思想，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用光纖中光

2、波偏振態(tài)對外界物理量變化敏感，并結(jié)合相干檢測探測靈敏度高與OTDR單端測量等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)分布式微弱振動(dòng)擾動(dòng)的遠(yuǎn)距離、快速探測與定位。論文從基于偏振態(tài)調(diào)制結(jié)合相干探測的理論出發(fā)，深入地探討了偏振態(tài)調(diào)制相干檢測方案的可行性，組建了PCOTDR傳感系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證可行性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴PCOTDR的理論模型及其分析部分。首先，對POTDR和相干檢測分別進(jìn)行了研究，其次，建立了PCOTDR測振動(dòng)系統(tǒng)仿真模型，分別從頻率差、相

3、位差和偏振態(tài)對系統(tǒng)性能的影響進(jìn)行仿真分析，結(jié)果表明，PCOTDR測振動(dòng)系統(tǒng)從理論分析是可行的，但光源相位差的穩(wěn)定性，會(huì)嚴(yán)重影響到系統(tǒng)的檢測質(zhì)量。⑵分別設(shè)計(jì)了兩種 PCOTDR傳感光路結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。由激光器發(fā)射出來的光被分為兩路，一路做為參考光，一路做為信號光，信號光路連接待測光纖，外界振動(dòng)會(huì)影響到待測光纖中光的偏振態(tài)，當(dāng)兩路光相干涉時(shí)，信號光路的偏振態(tài)調(diào)制信息，就能從相干光功率中體現(xiàn)出來。兩種方案的區(qū)別在于，一種是在干路加起偏