本文選題：電光調(diào)制器 + 自動偏壓控制�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：分布式光纖傳感具有重量輕、體積小、耐腐蝕、電絕緣性好、抗電磁干擾能力強和非入侵性等特點,并且能夠同時對幾十萬個待測點進行測量,由于這一優(yōu)勢,分布式光纖傳感在國防軍事、能源探測、結(jié)構(gòu)健康檢測及工程預(yù)警等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。采用電光晶體進行光信號調(diào)制是分布式光纖傳感的核心技術(shù),其調(diào)制效果直接影響傳感系統(tǒng)的性能,包括測量距離、空間分辨率及精度。然而由于系統(tǒng)中電光調(diào)制器易受外界環(huán)境因素影響,發(fā)生工作點漂移,從而影響整個光纖傳感系統(tǒng)的性能。為了解決調(diào)制器工作不穩(wěn)定問題,本文提出一種基于步進和專家PID控制的算法。理論研究調(diào)制器的工作原理,搭建偏壓控制系統(tǒng)并對該系統(tǒng)在差分脈沖對布里淵光時域分析(DPP-BOTDA)系統(tǒng)中的應(yīng)用進行了詳細的研究,具體內(nèi)容如下:1、理論研究電光調(diào)制器的特性,并進行仿真實驗。分析調(diào)制器工作點漂移的原因和工作點漂移后對調(diào)制信號的影響。分別對BOTDA系統(tǒng)中脈沖調(diào)制和微波調(diào)制進行了理論分析和仿真研究。2、設(shè)計自動偏壓系統(tǒng),對該系統(tǒng)進行實驗驗證。整個系統(tǒng)包含硬件模塊和軟件控制,硬件模塊包括信號采集模塊、信號處理模塊、偏置電壓輸出模塊和供電模塊;軟件部分包括硬件控制和數(shù)據(jù)算法處理。使用偏壓控制系統(tǒng)對調(diào)制器進行控制,研究本系統(tǒng)對調(diào)制器工作點的鎖定效果,包括鎖定需要的時間、鎖定的精度和鎖定的穩(wěn)定性。3、將所設(shè)計的偏壓控制系統(tǒng)應(yīng)用于DPP-BOTDA系統(tǒng)。使用BOTDA系統(tǒng)對懸臂梁的變形進行測試,對采集的數(shù)據(jù)進行處理,分析獲得的布里淵增益譜三維圖和布里淵中心頻率曲線。
[Abstract]:The distributed optical fiber sensor has the characteristics of light weight, small volume, corrosion resistance, good electrical insulation, strong resistance to electromagnetic interference and non-invasion, and can measure hundreds of thousands of points to be measured at the same time.Distributed optical fiber sensing has a wide application prospect in the fields of defense and military, energy detection, structural health detection and engineering early warning.Optical signal modulation using electro-optic crystals is the core technology of distributed optical fiber sensing. Its modulation effect directly affects the performance of the sensing system, including measurement distance, spatial resolution and accuracy.However, the electro-optic modulator is easy to be affected by external environmental factors, and the operating point drift occurs, which affects the performance of the whole optical fiber sensing system.In order to solve the unstable operation of modulator, an algorithm based on step and expert PID control is proposed in this paper.The working principle of the modulator is studied theoretically, the bias voltage control system is set up and the application of the system in the differential pulse pair Brillouin optical time domain analysis (DPP-BOTDAA) system is studied in detail. The specific contents are as follows: 1. The characteristics of the electro-optic modulator are theoretically studied.And the simulation experiment is carried out.The reason of the modulator's working point drift and the influence of the modulator's working point drift on the modulation signal are analyzed.The theoretical analysis and simulation of pulse modulation and microwave modulation in BOTDA system are carried out, and the automatic bias system is designed and verified by experiments.The whole system includes hardware module and software control, hardware module includes signal acquisition module, signal processing module, bias voltage output module and power supply module; the software part includes hardware control and data algorithm processing.The bias control system is used to control the modulator. The locking effect of the system to the modulator working point is studied, including the locking time, the locking precision and the locking stability. The designed bias control system is applied to the DPP-BOTDA system.The deformation of cantilever beam was measured by BOTDA system, and the collected data were processed. The three dimensional Brillouin gain spectrum and Brillouin center frequency curve were analyzed.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN761;TP212

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本文編號：1757927