【摘要】：光纖傳感在工程中的應(yīng)用日趨廣泛,其中光頻域反射技術(shù)(OFDR,Optical Frequency Domain Reflectometry)因?yàn)槠涓呖臻g分辨率、高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)日益?zhèn)涫荜P(guān)注。本文首先介紹了光頻域反射系統(tǒng)的基本組成和工作原理,討論了其主要參數(shù),分析了激光器、接收機(jī)等對(duì)系統(tǒng)的影響;然后對(duì)激光器的非線性輸出和該問(wèn)題處理方法進(jìn)行了論述,其次針對(duì)光纖的偏振衰落與抑制的方法進(jìn)行了分析。最后對(duì)系統(tǒng)噪聲的消除的方法進(jìn)行了試驗(yàn)。最終在以上的分析結(jié)果的基礎(chǔ)上搭建了集成在機(jī)箱中的光頻域反射分布式傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)。論文主要內(nèi)容如下:1.以Mach-Zehnder形式的干涉儀為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),對(duì)光頻域反射技術(shù)基本原理進(jìn)行分析;對(duì)光纖的散射與彎曲損耗進(jìn)行了研究以及對(duì)低噪聲的接收機(jī)技術(shù)進(jìn)行了分析。通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)待測(cè)光纖的位置與光頻域反射拍頻信號(hào)的頻率有關(guān),外界物理量的變化量與瑞利散射的漂移量有關(guān)。2.分析了激光器的輸出相位非線性效應(yīng)及其影響,并探究了非線性相位的補(bǔ)償方法。根據(jù)相位噪聲的數(shù)學(xué)形式,針對(duì)該問(wèn)題可能帶來(lái)的不良影響進(jìn)行了分析以及仿真工作。借助樣條插值、去斜濾波等方法對(duì)非線性效應(yīng)的不良影響進(jìn)行抑制,進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)研究。最終確定去斜濾波更適用于本文的系統(tǒng)。3.提出在系統(tǒng)中利用小波分解閾值重構(gòu)與自適應(yīng)濾波組合的方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理,降低系統(tǒng)噪聲帶來(lái)的影響,并對(duì)該方法進(jìn)行了仿真與實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試,結(jié)果表明該方法可以明顯的降低反射峰旁瓣的影響。其次分析了偏振衰落產(chǎn)生的影響,結(jié)合本文的系統(tǒng)采用偏振分集技術(shù)進(jìn)行偏振衰落抑制。4.基于以上光頻域反射技術(shù)的研究分析,搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行傳感實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明在216.8m、618.6m以及1325.1m的距離下,系統(tǒng)均可以達(dá)到5cm的空間分辨率,而且系統(tǒng)最遠(yuǎn)在3979.9m距離時(shí)依舊可以保持較好的分辨能力。
【圖文】：

光纖中的散射形式

瑞利散射示意圖
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN248;TP212

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本文編號(hào)：2623408