【摘要】：布里淵動態(tài)光柵(BDG)傳感技術(shù)自提出以來受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注,通過大量實驗研究發(fā)現(xiàn),它在多參量同時傳感、高精度與高空間分辨率測量等方面較以往光纖傳感技術(shù)具有很大的提高。除此之外,它還具有很多傳感特性,這對光纖傳感發(fā)展具有重大意義。本文首先闡述了BDG的產(chǎn)生機理,并從理論上導(dǎo)出了雙折射頻移與溫度、應(yīng)變的關(guān)系,為后續(xù)章節(jié)奠定了理論基礎(chǔ)。然后,基于光纖光柵中心波長的溫度和應(yīng)變傳感原理研究了保偏光纖在x、y軸上波長的溫度和應(yīng)變敏感系數(shù),得到了保偏光纖x、y軸上波長與溫度和應(yīng)變的關(guān)系式。進一步研究了兩軸波長差與溫度、應(yīng)變的關(guān)系。結(jié)果表明,波長差與溫度、應(yīng)變具有很好的線性關(guān)系。當(dāng)溫度每升高10℃和應(yīng)變每增加10με,波長差分別減小0.0045 nm和增大0.0001 nm。對光纖拍長與溫度、應(yīng)變的特性關(guān)系進行了理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬。結(jié)果表明,拍長倒數(shù)與溫度和應(yīng)變均有很好的線性關(guān)系,并隨溫度和應(yīng)變的增大而減小和增大。在五波混頻方程的基礎(chǔ)上研究了相位匹配條件是否等于零的情況下,布里淵動態(tài)光柵反射率和反射譜與光柵長度的關(guān)系,并進行相關(guān)公式的推導(dǎo)與數(shù)值模擬。結(jié)果表明,在相位匹配條件等于零情況下,反射率隨光柵長度平方的增大而增大;在相位匹配條件不等于零時,反射譜線寬和最大反射率均隨光柵長度的增大而變小。本文最后對基于布里淵動態(tài)光柵雙折射頻移和基于布里淵頻移測量誤差對溫度、應(yīng)變(同時)測量誤差的影響規(guī)律進行了分析。結(jié)果表明,采用雙折射頻移進行單獨測量時的誤差對溫度、應(yīng)變的測量結(jié)果的誤差影響相對采用布里淵頻移單獨測量和同時測量時較小。相關(guān)研究為進一步提高基于光纖的溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng)測量精度提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

olarization Maintaining Fibers)中的受激布里淵散射。而且，搭都是基于受激布里淵散射的 BOTDA 或 BOCDA，并且這兩種量精度和空間分辨率上都相對已廣泛應(yīng)用的 BOTDR 傳感技對基于光纖傳感的高精度、高空間分辨率測量具有重要意義于 BOTDA 的 BDG 研究9 年 Horiguchi T 等人用于光纖的無損耗測量時，提出了基于 B纖傳感技術(shù)，并成功實現(xiàn)了對應(yīng)變信息的分布式檢測[9, 10]。隨者通過實驗發(fā)現(xiàn)：基于 BOTDA 的分布式光纖傳感技術(shù)由于檢得它在長距離、連續(xù)分布式監(jiān)測溫度與應(yīng)變上能夠?qū)崿F(xiàn)很高的的空間分辨率也很高。典型的 BOTDA 傳感系統(tǒng)框圖如圖 1-1 發(fā)出的連續(xù)光頻率以低于激光器 1 發(fā)出的脈沖光頻率一個布illouin Frequency Shift)從光纖一端進入后，在與脈沖光 1 相遇淵放大作用，，會使頻率高的脈沖光將能量轉(zhuǎn)移給頻率低的連續(xù)檢測器檢測連續(xù)光頻移便可實現(xiàn)傳感信息(溫度、應(yīng)變等)的測

圖 1-2 用于 BDG 光譜的光時域測量的實驗裝置系統(tǒng)中采用 102 m 長的熊貓型 PMF 作為測試光纖，泵浦光源的中心波長550 nm，輸出的泵浦光通過一個 50：50 的耦合器進行分路，下支路經(jīng)過電光器(EOM, Electro-Optic Modulator)1 產(chǎn)生一個 20 ns 的布里淵增益帶寬信Pump1)，并通過摻鉺光纖放大器(EDFA，Erbium-Doped Fiber Amplifier)放大振控制器使其沿光纖x軸進行傳輸，再由偏振分束器將泵浦1送入測試光纖中支路經(jīng)過一個單邊帶調(diào)制器(SSBM, Singled-Sideband Modulator)調(diào)制產(chǎn)生泵，經(jīng) EDFA 放大與光隔離器再由偏振控制器使其沿光纖 x 軸進行傳輸，最后振分束器將 Pump2 送入 PMF 中。兩束泵浦光進入 PMF 后，由于受激布里大，在電致伸縮效應(yīng)下產(chǎn)生聲波場，該聲波場會對介質(zhì)折射率進行周期性調(diào)制光器 2 發(fā)出的探測光(Probe)經(jīng)調(diào)制放大后，在偏振控制器的作用下沿光纖 y 行傳入 PMF 中，進入光纖的探測光會被聲波場反射。最后，通過探測器探射光，相關(guān)數(shù)據(jù)送入采集設(shè)備中。通過該實驗在 102 m 測試光纖中得到了 2空間分辨率，并實測了光纖快慢軸(x、y 軸)的布里淵頻移，發(fā)現(xiàn)二者相差約 2Hz，同時得到了-50.92 MHz/℃的溫度系數(shù)。同年他又提出了一種基于 PMF
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN253

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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本文編號：2602852