基于布里淵光時域反射（Brillouin Optical Time Domain Reflector,BOTDR）的分布式光纖應(yīng)變檢測技術(shù),具有單端輸入、測量距離長、可測斷點(diǎn)、全分布式檢測等優(yōu)點(diǎn),可有效應(yīng)用于大型基礎(chǔ)工程的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)監(jiān)測。針對目前長距離大型基礎(chǔ)工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測困難的問題,研制了一臺分布式光纖應(yīng)變檢測儀。該應(yīng)變檢測儀結(jié)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(yùn)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(diào),以提高應(yīng)變檢測實時性。設(shè)計基于MFC編寫人機(jī)交互界面,實現(xiàn)可視化應(yīng)變測量,直觀分析被測結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布,判斷其結(jié)構(gòu)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(shè)計基于BOTDR技術(shù)的應(yīng)變檢測方案,并搭建檢測系統(tǒng)。深入分析布里淵頻移與應(yīng)變關(guān)系,闡明應(yīng)變檢測原理;對比布里淵散射信號不同探測方法,設(shè)計基于相干檢測結(jié)合微波掃頻的布里淵散射信號解調(diào)方案,根據(jù)所設(shè)計的方案和項目研究的技術(shù)目標(biāo),綜合考慮各個關(guān)鍵模塊的參數(shù)指標(biāo),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(diào)。利用FPGA高速運(yùn)算的優(yōu)勢,在... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)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(yīng)變檢測領(lǐng)域的發(fā)展
        1.2.1 應(yīng)變檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 BOTDR研究現(xiàn)狀及應(yīng)用
    1.3 課題主要研究內(nèi)容及工作安排
第二章 分布式光纖應(yīng)變檢測方案設(shè)計
    2.1 光纖應(yīng)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(yīng)變與布里淵頻移的對應(yīng)關(guān)系
        2.1.4 應(yīng)變定位理論
    2.2 分布式光纖應(yīng)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(yīng)變檢測方案總體設(shè)計
        2.3.1 傳感系統(tǒng)設(shè)計方案
        2.3.2 系統(tǒng)關(guān)鍵器件選型
    2.4 本章小結(jié)
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(shè)計
        3.2.1 擬合算法原理
        3.2.2 FPGA擬合算法設(shè)計
        3.2.3 擬合實驗結(jié)果分析
    3.3 FPGA高速去噪算法設(shè)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(shè)計
        3.3.3 去噪實驗結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 人機(jī)交互軟件設(shè)計
    4.1 上位機(jī)開發(fā)方案設(shè)計
        4.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境介紹
        4.1.2 需求分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 上位機(jī)功能實現(xiàn)
        4.2.1 硬件監(jiān)控模塊設(shè)計
        4.2.2 信號采集與處理模塊設(shè)計
        4.2.3 數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計
        4.2.4 顯示模塊設(shè)計
    4.3 本章小結(jié)
第五章 分布式光纖應(yīng)變檢測儀設(shè)計與性能測試
    5.1 分布式光纖應(yīng)變檢測儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計
        5.1.1 檢測儀的集成方案
        5.1.2 檢測儀的結(jié)構(gòu)設(shè)計
    5.2 BOTDR樣機(jī)的性能測試
        5.2.1 測量距離與誤差分析
        5.2.2 分布式應(yīng)變檢測重復(fù)性實驗與偏差分析
        5.2.3 應(yīng)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(yīng)性能
    5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果



本文編號：3532647