雙Mach-Zehnder型分布式光纖傳感系統(tǒng)的定位精度分析與偏振控制方法研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)具有安全可靠、抗電磁干擾和長距離分布式傳感等優(yōu)點，已經(jīng)成為安防領(lǐng)域的研究熱點。常見的光纖傳感技術(shù)包括光纖光柵技術(shù)、光時域反射技術(shù)、邁克爾遜干涉技術(shù)、Sagnac環(huán)技術(shù)和雙馬赫-曾德爾(Dual Mach-Zehnder，DMZ)干涉技術(shù)等。其中基于DMZ干涉儀結(jié)構(gòu)的光纖傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單、解調(diào)技術(shù)易于實現(xiàn)，在周界安防領(lǐng)域中有著重要的應(yīng)用價值。本文對影響該系統(tǒng)中擾動信號定位計算精度的因素進(jìn)行了分析，并研究了減少光路偏振衰落

2、效應(yīng)的偏振態(tài)調(diào)節(jié)方法。
　　DMZ型分布式光纖傳感系統(tǒng)利用外界入侵?jǐn)_動引起干涉信號的相位變化，通過互相關(guān)運算解兩路接收信號的時延差，對擾動信號進(jìn)行定位。定位計算結(jié)果受到信號的頻率、數(shù)據(jù)采樣參數(shù)和兩路信號的相關(guān)性等因素的影響。本文針對上述因素進(jìn)行理論和實驗分析。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)結(jié)合克拉美羅下界（Cramer-Rao lower bound）公式，對擾動信號的頻率、接收數(shù)據(jù)采樣參數(shù)與定位誤差之間的關(guān)系進(jìn)行了分析和討

3、論。針對采樣數(shù)據(jù)長度與計算時間之間的矛盾，利用高頻段數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計算，提高了定位算法的效率，并分析了該方法對定位結(jié)果的影響。針對偏振衰落效應(yīng)引起兩路接收信號相關(guān)性變差的問題，對利用接收信號對比度作為反饋參數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)光路偏振態(tài)的方法進(jìn)行了研究;結(jié)合遍歷算法和模擬退火算法，設(shè)計了改進(jìn)后的模擬退火算法，并驗證了該算法在系統(tǒng)檢測中的實用性。
　　(2)基于VS軟件平臺，完成了定位計算程序和偏振控制算法程序。實驗結(jié)果表明，采用本文的算法，接