BOTDA系統(tǒng)關鍵技術的理論和實驗研究.pdf

1、本文綜述了布里淵分布式光纖傳感技術的研究現(xiàn)狀，論述了光纖中的布里淵散射及其特征參數(shù)，研究了布里淵頻移與光纖溫度和應變的對應關系，根據(jù)布里淵光時域分析（BOTDA）系統(tǒng)中布里淵頻移的溫度和應變交叉敏感特性，總結(jié)了三種同時實現(xiàn)溫度和應變測量的方法。根據(jù)受激布里淵散射（SBS）的作用機理，分析了其穩(wěn)態(tài)耦合波方程和瞬態(tài)耦合波方程。
　　介紹了偏振光相關基本理論，在理論分析電光調(diào)制器（EOM）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、輸入輸出關系數(shù)學表達式及其偏振相關特

2、性的基礎上，設計了BOTDA中EOM輸入光的偏振控制系統(tǒng)。推導了擠壓光纖型偏振控制器光偏振態(tài)的輸入輸出關系數(shù)學表達式，建立了EOM輸入光自適應偏振控制系統(tǒng)數(shù)學模型；理論分析了PID工業(yè)控制算法并首次提出將其應用于偏振控制系統(tǒng)中，并選擇了其參數(shù)整定方法，設計并編寫了PID偏振控制算法程序，搭建了基于LabVIEW的偏振控制系統(tǒng)軟件平臺；搭建了基于數(shù)據(jù)采集與控制的偏振控制系統(tǒng)硬件平臺。理論分析并實驗驗證了該方法的可行性。實驗結(jié)果表明，基于該

3、方法設計的控制系統(tǒng)不僅能實時監(jiān)測EOM輸出光功率，而且能保持其輸出光功率最大；與激光器和EOM輸入端直接用保偏光纖連接時相比，PID偏振控制下EOM輸出平均功率提高了3.08 dB，PD輸出電壓標準差由0.1214降至1.2375×10-4，穩(wěn)定控制狀態(tài)下偏振態(tài)矯正時間在ms量級，滿足BOTDA的偏振控制系統(tǒng)要求。
　　分析了脈沖預泵浦BOTDA傳感系統(tǒng)原理，利用差分增益法對脈沖預泵浦BOTDA的瞬態(tài)耦合波方程進行解析，并對傳感系