基于差分放大的高精度分布式布里淵傳感系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來(lái)，布里淵光時(shí)域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis，BOTDA)作為一項(xiàng)應(yīng)用在長(zhǎng)距離上的分布式光纖傳感技術(shù)，可以用于任意位置上的溫度和應(yīng)變測(cè)量。因?yàn)槠洫?dú)特的優(yōu)勢(shì)，BOTDA技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在大型工程設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康診斷上。為了進(jìn)一步提高BOTDA在長(zhǎng)距離測(cè)量過程中的信噪比，本文采用了基于差分放大的方法，來(lái)改進(jìn)BOTDA傳感系統(tǒng)。
　　介紹了布里淵散射形成的物理過程，以及BOTDA技

2、術(shù)的傳感機(jī)制，研究了直接探測(cè)與相干探測(cè)的信噪比，分析了直接探測(cè)和相干探測(cè)BOTDA系統(tǒng)的噪聲來(lái)源。并且，針對(duì)使用對(duì)數(shù)檢波器的單邊帶調(diào)制相干探測(cè)BOTDA系統(tǒng)在樣機(jī)集成的過程中，由于數(shù)據(jù)采集卡性能限制而產(chǎn)生的較大量化噪聲的問題，采用了差分放大的方法，用來(lái)減小該量化噪聲，提高傳感系統(tǒng)的信噪比。該方法使用一個(gè)頻率可調(diào)的微波信號(hào)和另外一個(gè)頻率固定的微波信號(hào)來(lái)調(diào)制光源發(fā)出的激光，這兩個(gè)微波信號(hào)的功率相同，被調(diào)制的光信號(hào)分別作為探測(cè)光和參考光。其中

3、，探測(cè)光的頻率在布里淵增益范圍內(nèi)掃描，而參考光的頻率在布里淵增益范圍之外。因此，只有探測(cè)光和本振光之間的拍頻信號(hào)攜帶布里淵增益信息，而參考光和本振光之間的拍頻信號(hào)不具有布里淵增益。然后，在經(jīng)過降頻之后，參考光和探測(cè)光的功率由兩個(gè)對(duì)數(shù)檢波器分別探測(cè)得到。將探測(cè)得到的兩路信號(hào)送入差分放大器中，就可以消除多余的直流信號(hào)，并且布里淵信號(hào)被放大。同時(shí)，為了證實(shí)這種差分放大方法的有效性，又采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　此外，為了提升