本文選題：布里淵散射 + 布里淵光時域分析��； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：經(jīng)過幾十年的發(fā)展,光纖傳感技術(shù)在溫度、振動、應(yīng)變等環(huán)境變量的監(jiān)測上已經(jīng)有了長足的進(jìn)步。布里淵光時域分析技術(shù)就是一門發(fā)展成熟的光纖傳感技術(shù)。如何將測量到的基本變量利用算法得到更加復(fù)雜的監(jiān)測變量成為光纖傳感技術(shù)的另一條發(fā)展方向。光纖形狀傳感是利用光纖同時測量到的應(yīng)變數(shù)據(jù),經(jīng)過特殊的算法將監(jiān)測物體的形狀還原出來的一種傳感技術(shù)。光纖形狀傳感技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航空航天、智能系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等等領(lǐng)域,具有極大的應(yīng)用潛力。本文研究的基于布里淵光時域分析的光纖形狀傳感技術(shù)具有長距離、分布式的特點,具體內(nèi)容如下:(1)從理論上闡述了布里淵光時域分析技術(shù)中泵浦脈沖寬度與布里淵功率譜之間的關(guān)系,解釋了差分脈沖對布里淵光時域分析技術(shù)提高空間分辨率的原理;推導(dǎo)了描述空間曲線特征的弗萊納-雪列方程,將彎曲與布里淵頻移聯(lián)系起來,為后面的實驗和算法提供了理論基礎(chǔ)。(2)搭建了布里淵光時域分析系統(tǒng),設(shè)計并制作了一種二維光纖形狀傳感器,對制作的形狀傳感器進(jìn)行了詳細(xì)的實驗,實驗中驗證了布里淵頻移變化量與彎曲曲率的關(guān)系,證明了二維形狀傳感器的溫度不靈敏特性,最后完成了二維形狀傳感的數(shù)據(jù)采集、形狀還原和誤差分析。(3)完成了單模光纖和多芯光纖對光實驗,并成功對多芯光纖的纖芯進(jìn)行了定位,實現(xiàn)了多芯光纖形狀特征參數(shù)的解調(diào),對誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析。
[Abstract]:After decades of development, optical fiber sensing technology in temperature, vibration, strain and other environmental variables monitoring has made great progress. Brillouin optical time domain analysis technology is a mature optical fiber sensing technology. How to obtain more complex monitoring variables by using the measured basic variables becomes another development direction of optical fiber sensing technology. Optical fiber shape sensing is a kind of sensing technology which uses the strain data measured simultaneously by optical fiber and restores the shape of monitoring object by special algorithm. Optical fiber shape sensing technology is widely used in medical, aerospace, intelligent systems and structural health monitoring, and has great application potential. The optical fiber shape sensing technology based on Brillouin optical time domain analysis studied in this paper has the characteristics of long distance and distributed. The main contents are as follows: (1) the relationship between the pump pulse width and Brillouin power spectrum in Brillouin optical time domain analysis technique is expounded theoretically, and the principle of improving spatial resolution by differential pulse pair Brillouin optical time domain analysis technique is explained. The Fliner-Snow equation describing the characteristics of the spatial curve is derived. The bending and Brillouin frequency shift are related to each other, which provides a theoretical basis for the later experiments and algorithms. (2) A Brillouin optical time domain analysis system is built. A two-dimensional fiber optic shape sensor is designed and fabricated. The experimental results show the relationship between Brillouin frequency shift and bending curvature. The temperature insensitivity of the two-dimensional shape sensor is proved. Finally, the data acquisition, shape reduction and error analysis of the two-dimensional shape sensor are completed. The fiber core of the multi-core fiber is successfully located, the demodulation of the shape characteristic parameters of the multi-core fiber is realized, and the cause of the error is 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】：2017
【分類號】：TN253;TP212

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