基于布里淵光時域反射（Brillouin Optical Time Domain Reflector,BOTDR）的分布式光纖應變檢測技術,具有單端輸入、測量距離長、可測斷點、全分布式檢測等優(yōu)點,可有效應用于大型基礎工程的結構健康狀態(tài)監(jiān)測。針對目前長距離大型基礎工程結構健康監(jiān)測困難的問題,研制了一臺分布式光纖應變檢測儀。該應變檢測儀結合相干檢測法與微波外差掃頻方法實現(xiàn)布里淵散射信號檢測,利用FPGA高速運算的優(yōu)勢,實現(xiàn)布里淵散射信號降噪與布里淵增益譜的解調,以提高應變檢測實時性。設計基于MFC編寫人機交互界面,實現(xiàn)可視化應變測量,直觀分析被測結構的應力分布,判斷其結構健康狀態(tài),防患于未然。本課題主要從以下幾個方面展開研究:設計基于BOTDR技術的應變檢測方案,并搭建檢測系統(tǒng)。深入分析布里淵頻移與應變關系,闡明應變檢測原理;對比布里淵散射信號不同探測方法,設計基于相干檢測結合微波掃頻的布里淵散射信號解調方案,根據(jù)所設計的方案和項目研究的技術目標,綜合考慮各個關鍵模塊的參數(shù)指標,選擇合適的硬件搭建檢測系統(tǒng)。在集成電路上實現(xiàn)布里淵散射信號降噪與布里淵增益譜解調。利用FPGA高速運算的優(yōu)勢,在... 

【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 光纖傳感在應變檢測領域的發(fā)展
        1.2.1 應變檢測技術研究現(xiàn)狀
        1.2.2 BOTDR研究現(xiàn)狀及應用
    1.3 課題主要研究內容及工作安排
第二章 分布式光纖應變檢測方案設計
    2.1 光纖應變檢測基本原理
        2.1.1 布里淵散射光
        2.1.2 自發(fā)布里淵散射產(chǎn)生原理及布里淵增益譜特性
        2.1.3 應變與布里淵頻移的對應關系
        2.1.4 應變定位理論
    2.2 分布式光纖應變檢測方案
        2.2.1 布里淵散射信號的直接檢測法
        2.2.2 布里淵散射信號的相干檢測法
    2.3 分布式光纖應變檢測方案總體設計
        2.3.1 傳感系統(tǒng)設計方案
        2.3.2 系統(tǒng)關鍵器件選型
    2.4 本章小結
第三章 基于FPGA的快速數(shù)據(jù)處理方案
    3.1 FPGA概述
        3.1.1 FPGA簡介
        3.1.2 FPGA的開發(fā)環(huán)境
    3.2 FPGA高速數(shù)據(jù)擬合設計
        3.2.1 擬合算法原理
        3.2.2 FPGA擬合算法設計
        3.2.3 擬合實驗結果分析
    3.3 FPGA高速去噪算法設計
        3.3.1 數(shù)據(jù)累加平均原理
        3.3.2 FPGA累加平均算法設計
        3.3.3 去噪實驗結果分析
    3.4 本章小結
第四章 人機交互軟件設計
    4.1 上位機開發(fā)方案設計
        4.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹
        4.1.2 需求分析與結構設計
    4.2 上位機功能實現(xiàn)
        4.2.1 硬件監(jiān)控模塊設計
        4.2.2 信號采集與處理模塊設計
        4.2.3 數(shù)據(jù)存儲模塊設計
        4.2.4 顯示模塊設計
    4.3 本章小結
第五章 分布式光纖應變檢測儀設計與性能測試
    5.1 分布式光纖應變檢測儀的結構設計
        5.1.1 檢測儀的集成方案
        5.1.2 檢測儀的結構設計
    5.2 BOTDR樣機的性能測試
        5.2.1 測量距離與誤差分析
        5.2.2 分布式應變檢測重復性實驗與偏差分析
        5.2.3 應變測量量程實驗與誤差分析
        5.2.4 定位精度誤差分析響應性能
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間學術成果



本文編號：3532647