本文關(guān)鍵詞：基于微波光子技術(shù)的干涉型光纖水聽器臂長差測量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類對海洋的研究不斷深入,新的聲吶傳感器不斷出現(xiàn),光纖水聽器以其優(yōu)異的性能得到了各方的青睞。作為一種干涉型光纖傳感器,光纖水聽器的兩臂光纖長度差對系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。當前還沒有一種方便使用的方法測量光纖水聽器的臂長差。本文就是圍繞光纖水聽器臂長差測量方法展開研究。本文首先介紹了微波光子技術(shù)和光纖水聽器的發(fā)展歷程以及它們的出現(xiàn)推動了當代通信技術(shù)和傳感測量技術(shù)快速的發(fā)展。然后介紹了光纖水聽器的基本結(jié)構(gòu),以及工作原理。通過查閱文獻研究了現(xiàn)有幾種干涉型光纖傳感器的臂長差測量方法,分析它們的優(yōu)點和缺點,得到現(xiàn)有的方案不能有效解決當前的問題。然后從光纖長度測量技術(shù)入手分析了OTDR、OFDR、OCDR這幾種技術(shù)的測量原理。最后提出了基于微波光子技術(shù)的臂長差測量方案。本文先對基于激光內(nèi)調(diào)制的PGC系統(tǒng)參數(shù)估計方案、基于OFDR的光纖水聽器臂長差測量方案和基于微波光子技術(shù)的臂長差測量方案這3種方案進行理論分析和數(shù)學建模,并進行基于微波光子技術(shù)的臂長差測量方案的數(shù)值仿真。定量分析了輸入微波信號信噪比、MZM調(diào)制器工作點偏移、水聽器兩臂光功率不均勻等因素對系統(tǒng)性能的影響。為實際系統(tǒng)設(shè)計確定了參數(shù)指標。根據(jù)理論分析和仿真結(jié)果,設(shè)計了各個光路模塊和電路模塊,搭建了一套基于微波光子技術(shù)的臂長差測量系統(tǒng)。最后對設(shè)計好的臂長差測量系統(tǒng)進行了實驗測試,并和當前LUNA公司生產(chǎn)的儀器OBR4400進行對比。使用這兩種設(shè)備同時測量8只水聽器,兩者測量結(jié)果偏差在0.01%以內(nèi),證明這個方法能有效測出臂長差。這種方法測量均方誤差達到了35μm(@10cm-60m),和OBR4400相近。此外,對這套系統(tǒng)進行了誤差分析,在理論層面上得到了該套系統(tǒng)的最大隨機誤差,并指出了影響誤差大小的因素,為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計精度提高提供了指導。
【關(guān)鍵詞】：光纖水聽器 干涉儀 微波光子技術(shù) 光纖長度測量 OFDR
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB565.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 微波光子技術(shù)簡介12-13
• 1.2 光纖水聽器技術(shù)概述13-14
• 1.3 常見的光干涉儀臂長差測量方法14-19
• 1.4 論文研究內(nèi)容和組織構(gòu)架19-21
• 第2章 光纖水聽器臂長差測量方法研究21-29
• 2.1 基于激光內(nèi)調(diào)制的PGC系統(tǒng)參數(shù)估計法21-24
• 2.2 基于OFDR的光纖水聽器臂長差測量方法24-26
• 2.3 基于微波光子技術(shù)的臂長差測量系統(tǒng)方案26-29
• 第3章 基于微波光子技術(shù)的臂長差測量系統(tǒng)設(shè)計與仿真29-41
• 3.1 系統(tǒng)工作在理想狀態(tài)下的數(shù)值仿真29-32
• 3.1.1 特定臂長差為光纖水聽器數(shù)值仿真30-32
• 3.2 系統(tǒng)工作在非理想狀態(tài)的數(shù)值仿真32-39
• 3.2.1 輸入射頻調(diào)制信號含有噪聲以及幅度較大33-36
• 3.2.2 MZM調(diào)制器工作點發(fā)生漂移36-38
• 3.2.3 光纖水聽器兩臂光強不平衡38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第4章 基于微波光子技術(shù)的臂長差測量系統(tǒng)硬件設(shè)計41-51
• 4.1 激光源設(shè)計41-42
• 4.2 MZM偏置穩(wěn)定電路設(shè)計42-44
• 4.3 微波信號源設(shè)計44-47
• 4.4 濾波及信號采集電路設(shè)計47-51
• 第5章 臂長差測量實驗51-64
• 5.1 實驗準備52-53
• 5.2 測量準確度實驗53-60
• 5.3 多個水聽器級聯(lián)測量實驗60-61
• 5.4 測量穩(wěn)定性實驗61-62
• 5.5 測量誤差分析62-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-67
• 參考文獻67-71
• 作者簡歷71

【相似文獻】

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