【摘要】：論文基于在光頻域反射(OFDR)技術(shù)中使用二進(jìn)制磁光晶體研制的首個(gè)光纖分布式偏振分析系統(tǒng)——偏振分析光頻域反射系統(tǒng)(PA-OFDR),主要圍繞單模光纖分布式雙折射表征,包括彎曲-雙折射系數(shù)的測(cè)量、殘余雙折射的測(cè)量、壓力-雙折射系數(shù)的測(cè)量等,以及該系統(tǒng)在復(fù)合材料彎曲形變檢測(cè)的應(yīng)用探索等方面展開研究。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.PA-OFDR通過對(duì)單模光纖中的散射光偏振態(tài)變化進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)沿光纖分布的雙折射信息的精確測(cè)量,其雙折射測(cè)量分辨率2×10~(-7),雙折射空間分辨率為0.25mm,反射空間分辨率為10μm,測(cè)量范圍為100m,后向散射靈敏度可達(dá)-130dB。通過沿光纖分布式布置12個(gè)不同半徑的光纖環(huán)模擬彎曲誘導(dǎo)雙折射,利用PA-OFDR系統(tǒng)首次準(zhǔn)確測(cè)得單模光纖的彎曲-雙折射系數(shù)為6.601×10~(-10)m~2,與理論結(jié)果一致,驗(yàn)證了單模光纖彎曲誘導(dǎo)雙折射理論公式的正確性。2.利用標(biāo)準(zhǔn)化的商用高精度非分布式偏振分析系統(tǒng)(NPA)對(duì)12個(gè)不同半徑的單模光纖環(huán)模擬的彎曲誘導(dǎo)雙折射分別進(jìn)行測(cè)量,得到彎曲-雙折射系數(shù)為6.490×10~(-10)m~2,與分布式測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差僅為1.68%,交叉相互驗(yàn)證了二者測(cè)量的準(zhǔn)確性。使用兩系統(tǒng)分別測(cè)量了單模光纖殘余雙折射,測(cè)量結(jié)果一致性好,相對(duì)誤差僅為0.59%。3.使用PA-OFDR測(cè)量了無涂覆、普通涂覆以及金色涂覆單模光纖的壓力-雙折射系數(shù)分別為9.012×10~(-8)m/N、5.839×10~(-8)m/N、8.707×10~(-8)m/N,驗(yàn)證了壓力誘導(dǎo)雙折射理論公式的正確性,同時(shí)使用NPA測(cè)量了無涂覆光纖的壓力-雙折射系數(shù)為8.977×10~(-8)m/N,與分布式測(cè)量結(jié)果相對(duì)誤差僅為0.39%,驗(yàn)證了PA-OFDR進(jìn)行高精度分布式光纖壓力傳感的可行性。4.在碳纖維復(fù)合材料中嵌入光纖,通過對(duì)光纖雙折射的測(cè)量反映復(fù)合材料發(fā)生不同程度的彎曲形變時(shí)其內(nèi)部壓力的變化情況,初步證明了分布式偏振分析系統(tǒng)在材料檢測(cè)方面的應(yīng)用價(jià)值。
【圖文】：

圖 1-1 OTDR 的工作原理圖術(shù)的提出，國(guó)內(nèi)外諸多研究者都開始了對(duì)分布式傳DR 的分布式光纖傳感方面，1980 年，Rogers[2]首次cal Time Domain Reflectometry, POTDR）技術(shù)可以用1981 年，Kim[3]等人使用 POTDR 非分布式地測(cè)量了98 年，Ellison[4]等人基于 POTDR 測(cè)量了光纖中固有分辨率為 0.3m，可用于監(jiān)控制造過程中光纖的雙折年，，Cameron[5]等人將 POTDR 用于測(cè)量光纖通信系化引起的偏振模色散的波動(dòng)。2001 年，Wuilpart[6]等術(shù)提出了一種測(cè)量單模光纖中雙折射空間分布的傳hang[7]等人基于 POTDR 技術(shù)提出了一種分布式光纖，實(shí)現(xiàn)了空間分辨率為 10m 的分布式動(dòng)態(tài)測(cè)量。射的分布式光纖傳感方面，1983 年，Hartog[8]提出了

圖 1-2 OFDR 的工作原理圖R 技術(shù)主要用于光纖鏈路的分布式測(cè)量，測(cè)量距離一般在am[31]等人使用調(diào)頻單縱模半導(dǎo)體激光器作為光源，利用空間分辨率對(duì)光纖故障的定位檢測(cè)。1988 年，Dolfi[32]等 位巴克編碼相位反轉(zhuǎn)光調(diào)制器，實(shí)現(xiàn)了 mm 量級(jí)的空間assy[[33]等人研究了由激光器頻率掃描的非線性引起的 O輔助干涉儀校正光頻掃描中的非線性，使 OFDR 系統(tǒng)的0 年，Oberson[34]等人基于采用窄線寬（約 10kHz）可調(diào)反射率測(cè)量，該系統(tǒng)靈敏度為-110dB、動(dòng)態(tài)范圍為 8間分辨率為 16cm，在約 5m 的短距離測(cè)量時(shí)空間分辨率窄線寬技術(shù)和非線性相位噪聲補(bǔ)償方法的進(jìn)步，OFDR 年，Geng[35]等人使用窄線寬光纖激光器作為 OFDR 系統(tǒng)測(cè)量。2013 年，Ding[36]等人采用去斜濾波技術(shù)對(duì) OFDR
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN253;TB33

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1 尚艷玲;基于PA-OFDR的分布式光纖雙折射表征及復(fù)合材料檢測(cè)應(yīng)用探索[D];河北大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2667441