分布式光纖傳感系統(tǒng)的低相干復(fù)用研究.pdf

1、作為獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要途徑與手段，傳感器技術(shù)與信息時(shí)代人們的生活息患相關(guān)。光纖傳感器是傳感器技術(shù)的一個(gè)重要分支，因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而受到科學(xué)研究的廣泛關(guān)注。相比其他傳感器技術(shù)，光纖傳感器最主要的優(yōu)勢(shì)在于多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)可通過(guò)光纖連接組成傳感網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)分布式傳感。作為光纖傳感網(wǎng)絡(luò)和分布式光纖傳感系統(tǒng)的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多路傳感信號(hào)的復(fù)用和解復(fù)用是相關(guān)研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本論文工作主要采用一種低相干復(fù)用技術(shù)，并對(duì)多種新型的光纖傳感器，及其分布

2、式傳感的方案進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本文首先在第2章中對(duì)幾類(lèi)基于結(jié)構(gòu)化光纖光柵的光纖內(nèi)干涉儀進(jìn)行了分析。這些光纖光柵干涉儀除了具有光纖光柵靈敏的傳感性能，其干涉儀的特征使其傳感信號(hào)能被低相干復(fù)用技術(shù)解調(diào)。文中還詳細(xì)介紹了一套結(jié)構(gòu)化光纖光柵的制作系統(tǒng)，該系統(tǒng)系自行研制，通過(guò)對(duì)多種儀器設(shè)備的編程控制，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制作各類(lèi)光纖光柵干涉儀的功能。
　　 作為領(lǐng)域內(nèi)的突破，多個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵(LPG)傳感器，通過(guò)構(gòu)建光纖

3、內(nèi)馬赫-澤得干涉儀，首次實(shí)現(xiàn)了傳感信號(hào)的復(fù)用，這部分內(nèi)容在第3章中進(jìn)行了理論論述和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。考慮到LPG對(duì)外界折射率的敏感性，我們還對(duì)一種為生化探針設(shè)計(jì)的LPG邁克耳遜干涉儀及其復(fù)用方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索。
　　 第4章介紹了基于光纖布拉格光柵(FBG)的法布里-泊羅干涉儀的低相干復(fù)用方案。除了采用完全一致的光柵，節(jié)約制作成本，該方案另一個(gè)特點(diǎn)是引入了斜邊檢測(cè)的原理。使用催化劑將甲烷濃度轉(zhuǎn)化為溫度信息，這種高靈敏度小量程的斜邊檢測(cè)方

4、式非常適用于甲烷濃度的檢測(cè)。由于FBG也對(duì)溫度和應(yīng)力等物理量敏感，本論文首次提出了一套可同時(shí)檢測(cè)煤礦井下多個(gè)物理量的安全監(jiān)控系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 腔內(nèi)吸收式傳感器和法拉第旋光傳感器在業(yè)界應(yīng)用廣泛，很多場(chǎng)合需要多點(diǎn)分布式檢測(cè)。本文在第5章中討論了通過(guò)構(gòu)建附加的光纖干涉儀器件，利用低相干復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)其多路傳感信號(hào)的解調(diào)。相比其他復(fù)用系統(tǒng)，本文提出的方案無(wú)需對(duì)上述兩種傳統(tǒng)的傳感器進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，具有很強(qiáng)的兼容性。