本文綜述了國內(nèi)外分布式傳感技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并對相干光時域反射計（COTDR）在溫度/應(yīng)變傳感領(lǐng)域的應(yīng)用研究進行了詳細地闡述。理論分析了基于COTDR的溫度/應(yīng)變傳感機理,實驗驗證了后向瑞利散射曲線的可重復(fù)性和可恢復(fù)性。針對單頻COTDR入纖功率低、系統(tǒng)信噪比低、測量誤差較大等問題,提出了基于多頻COTDR的溫度/應(yīng)變測量方案,并通過理論分析和MATLAB仿真證明了該方案的可行性及優(yōu)越性。仿真結(jié)果表明,相比于單頻COTDR,基于多頻COTDR的溫度/應(yīng)變傳感系統(tǒng)可有效地提高傳感光纖的受激布里淵散射閾值,增大系統(tǒng)信噪比,降低系統(tǒng)測量誤差,在150 m傳感光纖上達到了溫度測量誤差0.005℃、應(yīng)變測量誤差0.004με、空間分辨率1 m的性能指標(biāo)。針對COTDR的探測脈沖在傳感光纖中傳輸時的色散問題,理論分析了單模光纖中色散對于脈沖寬度的影響,數(shù)學(xué)推導(dǎo)了色散對于COTDR系統(tǒng)性能的影響公式,利用MATLAB仿真了無啁啾三階超高斯脈沖在單模光纖中傳輸時的波形變化,以此分析色散對矩形探測脈沖在傳感光纖中傳輸時脈沖寬度的影響。仿真結(jié)果表明,無初始啁啾超高斯脈沖注入單模光纖后脈沖波形將不再保持單峰結(jié)... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)河北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 分布式光纖傳感技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)
        1.2.2 基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù)
        1.2.3 基于瑞利散射的分布式光纖傳感技術(shù)
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 COTDR溫度/應(yīng)變傳感系統(tǒng)
    2.1 COTDR分布式傳感原理
    2.2 COTDR分布式傳感系統(tǒng)
    2.3 COTDR系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)
        2.3.1 空間分辨率
        2.3.2 靈敏度
        2.3.3 動態(tài)范圍
    2.4 COTDR系統(tǒng)溫度/應(yīng)變傳感的仿真與分析
        2.4.1 測量原理
        2.4.2 測量方法
        2.4.3 仿真結(jié)果及分析
            2.4.3.1 溫度信息解調(diào)
            2.4.3.2 應(yīng)變信息解調(diào)
    2.5 本章小結(jié)
第3章 多頻COTDR溫度/應(yīng)變傳感系統(tǒng)
    3.1 相位調(diào)制器原理
    3.2 光纖SBS閾值分析
    3.3 多頻COTDR分布式溫度/應(yīng)變傳感原理
    3.4 多頻COTDR分布式傳感系統(tǒng)
    3.5 多頻COTDR系統(tǒng)溫度/應(yīng)變傳感的仿真與分析
        3.5.1 測量原理
        3.5.2 測量方法
        3.5.3 仿真結(jié)果與分析
            3.5.3.1 溫度信息解調(diào)
            3.5.3.2 應(yīng)變信息解調(diào)
            3.5.3.3 COTDR傳感系統(tǒng)信噪比分析及仿真
    3.6 實驗及數(shù)據(jù)處理
        3.6.1 測量系統(tǒng)
        3.6.2 實驗結(jié)果與分析
    3.7 本章小結(jié)
第4章 COTDR溫度/應(yīng)變傳感系統(tǒng)中的色散問題
    4.1 色散的定義
    4.2 色散對探測脈沖的影響
        4.2.1 光脈沖在單模光纖中的傳輸
        4.2.2 單模光纖中無啁啾三階超高斯脈沖傳輸特性的仿真與分析
    4.3 色散對COTDR傳感系統(tǒng)性能的影響
        4.3.1 色散對單頻COTDR傳感系統(tǒng)性能的影響
        4.3.2 色散對多頻COTDR傳感系統(tǒng)性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加科研情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]COTDR散射信號相關(guān)特性的研究[J]. 楊莉,楊志,劉瑋,李永倩.  光通信研究. 2012(04)
[2]超高斯型光脈沖在零色散區(qū)傳輸特性的研究[J]. 謝務(wù)友,劉山亮.  光子學(xué)報. 2012(02)
[3]基于自發(fā)布里淵散射的雙路分布式光纖傳感器設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 梁浩,張旭蘋,路元剛.  中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué). 2009(01)
[4]單模光纖受激布里淵散射閾值的研究[J]. 李立,饒云江,謝康,冉曾令.  光學(xué)與光電技術(shù). 2009(01)
[5]光纖色散效應(yīng)對脈沖展寬的影響[J]. 宋揚,王麗.  激光技術(shù). 2008(06)
[6]光纖色散對光纖通信系統(tǒng)中繼距離主要影響分析[J]. 粟小玲,朱春祥.  信息通信. 2008(02)
[7]常用分布式光纖傳感器性能比較[J]. 李新華,梁浩,徐偉弘,張旭蘋.  光通信技術(shù). 2007(05)
[8]單模光纖中超高斯脈沖傳輸特性的研究[J]. 鐘東洲,鄧濤,左方圓.  光通信研究. 2007(02)
[9]光纖傳輸模型的數(shù)值計算研究[J]. 李均,黃德修,張新亮.  光電子技術(shù)與信息. 2003(02)
[10]全分布式光纖溫度傳感器研究的進展及趨勢[J]. 耿軍平,許家棟,郭陳江,韋高.  傳感器技術(shù). 2001(02)

博士論文
[1]基于電光相位調(diào)制器的微波信號產(chǎn)生與處理[D]. 陳斌.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]單模光纖中受激布里淵散射閾值的研究[D]. 劉甜.華中科技大學(xué) 2011
[2]基于φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)[D]. 謝孔利.電子科技大學(xué) 2008



本文編號：3421961