隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展,我國已進(jìn)入大型基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模建設(shè)階段,其中主要包括地下傳輸系統(tǒng)(如給排水管道、燃?xì)夤艿�、煤炭傳輸系統(tǒng)),軌道交通系統(tǒng)(如高鐵軌道、地鐵軌道、輕軌軌道)和大型土木建筑(如大型橋梁)等,實(shí)際應(yīng)用中需要監(jiān)測這些長距離基礎(chǔ)設(shè)施的健康狀態(tài),并且在故障發(fā)生時(shí)能迅速識別并報(bào)警。故障發(fā)生時(shí)常伴隨應(yīng)變、溫度和振動(dòng)等多個(gè)物理量的變化,其中振動(dòng)是比較重要的測試參數(shù)之一,如管道的裂縫、泄漏,土木結(jié)構(gòu)中材料的斷裂等都伴隨振動(dòng)事件的發(fā)生,這些振動(dòng)事件的頻率范圍可高達(dá)兆赫茲數(shù)量級。目前采用的監(jiān)測方式主要為電傳感器,該類傳感器大都是點(diǎn)式傳感結(jié)構(gòu)、且易受到電磁干擾并需要實(shí)時(shí)實(shí)地電力供應(yīng)。分布式光纖傳感能對傳感光纖沿線每一個(gè)位置實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測,并且具有抗電磁干擾,體積小和多點(diǎn)測量等優(yōu)勢。目前,能實(shí)現(xiàn)真正分布式測量的系統(tǒng)主要基于后向散射原理,然而現(xiàn)有基于后向散射的分布式振動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的頻率響應(yīng)范圍受到監(jiān)測距離的限制,特別是在長達(dá)幾十甚至上百公里的長距離監(jiān)測應(yīng)用中。本文針對現(xiàn)有基于后向瑞利散射技術(shù)的光纖分布式振動(dòng)傳感中存在的問題,以長距離分布式振動(dòng)監(jiān)測中實(shí)現(xiàn)寬頻率響應(yīng)和高空間分辨率為目標(biāo)展開研究,分析了...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光纖準(zhǔn)分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
        1.2.2 基于干涉原理的光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
        1.2.3 基于后向散射原理的光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
    1.3 本文的研究意義及內(nèi)容
2 基于 φ-OTDR的寬頻振動(dòng)傳感技術(shù)理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 基于 φ-OTDR的分布式傳感技術(shù)原理
        2.2.1 光纖中的后向瑞利散射
        2.2.2 基于后向瑞利散射的 φ-OTDR
        2.2.3 φ-OTDR的信號處理技術(shù)
    2.3 φ-OTDR的探測頻率拓寬技術(shù)
        2.3.1 φ-OTDR與干涉儀的融合
        2.3.2 振動(dòng)測量的非均勻采樣模型
3 基于 φ-OTDR與干涉儀融合的振動(dòng)傳感系統(tǒng)
    3.1 引言
    3.2 基于調(diào)制光脈沖的融合型傳感系統(tǒng)
        3.2.1 基于調(diào)制光脈沖的融合型傳感系統(tǒng)的工作原理
        3.2.2 基于調(diào)制光脈沖的融合型傳感系統(tǒng)的振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)
        3.2.3 振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    3.3 基于時(shí)間復(fù)用技術(shù)的融合型傳感系統(tǒng)
        3.3.1 基于時(shí)間復(fù)用技術(shù)的融合型傳感系統(tǒng)的工作原理
        3.3.2 基于時(shí)間復(fù)用技術(shù)的融合型傳感系統(tǒng)的振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)
        3.3.3 振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    3.4 本章小結(jié)
4 基于頻分復(fù)用技術(shù)的 φ-OTDR振動(dòng)傳感系統(tǒng)
    4.1 引言
    4.2 基于頻分復(fù)用技術(shù)的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的工作原理
        4.2.1 基于頻分復(fù)用技術(shù)的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的理論分析
        4.2.2 基于頻分復(fù)用技術(shù)的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的信號處理
    4.3 基于頻分復(fù)用技術(shù)的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)
    4.4 振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    4.5 本章小結(jié)
5 基于非均勻周期采樣的 φ-OTDR振動(dòng)傳感系統(tǒng)
    5.1 引言
    5.2 基于非均勻周期采樣的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的工作原理
    5.3 基于非均勻周期采樣的 φ-OTDR傳感系統(tǒng)的振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)
    5.4 振動(dòng)測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論
    5.5 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 內(nèi)容總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 論文不足及進(jìn)一步研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文
    B. 作者在攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果目錄



本文編號：3828059