光纖光柵傳感OFDR解調(diào)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵傳感因波長編碼、測量范圍廣、抗電磁干擾、長期穩(wěn)定性好、耐腐蝕，尤其是能陣列復(fù)用等優(yōu)點，在工程結(jié)構(gòu)、石油化工、電力系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域的監(jiān)測中有著十分廣泛的應(yīng)用，是目前最為成熟的光纖傳感器。但受光源譜寬與傳感器帶寬的限制，無法實現(xiàn)高密度傳感器陣列復(fù)用。將光頻域反射計（OFDR）技術(shù)應(yīng)用于光纖光柵傳感解調(diào)是實現(xiàn)高密度陣列復(fù)用最為有效的方法。針對高密度光纖光柵傳感系統(tǒng)，論文主要對OFDR的光源特性、光路結(jié)構(gòu)及解調(diào)算法中的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。

2、
　　論文主要研究工作如下：
　　1.闡述了OFDR的基本原理，推導(dǎo)了OFDR的理論模型，對影響其動態(tài)范圍、空間分辨率的各種因素進行了分析和討論。建立了相位噪聲理論模型，仿真分析了其在不同的光源相干長度和連接器反射率下對拍頻信號的影響。進一步討論了OFDR系統(tǒng)抑制光譜偏振衰落的方法。
　　2．開展了光纖光柵傳感系統(tǒng)OFDR解調(diào)算法設(shè)計與特性分析。對影響拍頻信號的非線性調(diào)諧效應(yīng)進行了分析，并總結(jié)了其補償方法。通過理論推導(dǎo)

3、，討論了輔助干涉儀觸發(fā)采樣法中調(diào)諧光源掃頻速率與光路時延間的匹配條件。
　　3．仿真分析驗證了非均勻傅里葉變換（NUFFT）和三次樣條插值算法能夠消除非線性調(diào)諧效應(yīng)，改善系統(tǒng)空間分辨率，并提出采用加漢明（hamming）窗FFT的三次樣條插值法，減小信號能量的擴散，進一步提高系統(tǒng)空間分辨率。
　　4．開展了高密度光纖光柵傳感OFDR解調(diào)實驗。一方面，編寫了基于NUFFT和加窗三次樣條插值補償算法的信號處理軟件，實現(xiàn)空間分辨率