傳統(tǒng)的油氣管線的監(jiān)控技術(shù)存在成本高、易受環(huán)境影響、探測距離短、無法實現(xiàn)長距離分布式監(jiān)控等劣勢。光纖傳感器因其具有抗電磁干擾、耐惡劣環(huán)境、等優(yōu)勢在安防、軍事、管線防護等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。其中,基于相位敏感光時域反射計（Phase-Sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Φ-OTDR）原理的分布式光纖振動傳感系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、定位精度高、單個分布式傳感系統(tǒng)可監(jiān)測數(shù)十至數(shù)百公里的距離等優(yōu)勢,已在油氣管道、輸電線等線路防護領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。本文針對Φ-OTDR分布式光纖振動傳感系統(tǒng)在油氣管線監(jiān)控領(lǐng)域的擾動定位和擾動事件分類識別等問題進行理論與實驗研究。本文主要完成的工作如下:（1）介紹Φ-OTDR的基本原理及基于3ⅹ3解調(diào)技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和解調(diào)算法,對系統(tǒng)具有線性的幅頻響應(yīng)特性設(shè)計實驗驗證,實驗研究結(jié)果表明系統(tǒng)可實現(xiàn)對振動信號的無失真測量;利用小波閾值去噪算法和滑動平均算法實現(xiàn)振動信號的降噪處理,提高系統(tǒng)的信噪比。（2）提出振動信號自動定位方法,實現(xiàn)了高分辨率的自動定位,為入侵信號自動定位預(yù)警奠定了基礎(chǔ);實現(xiàn)分布式... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1分布式光纖振動傳感系統(tǒng)原理示意圖

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文8第二章基于Φ-OTDR的分布式光纖振動傳感預(yù)警技術(shù)原理本章主要介紹基于Φ-OTDR原理的分布式光纖傳感系統(tǒng)原理。先介紹光在光纖的兩種散射：彈性散射和非彈性光散射；然后對Φ-OTDR系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及Φ-OTDR分布式傳感系統(tǒng)的一些基本性能參數(shù)進行了介紹；最后介紹了有關(guān)特征提取和模式識別的基本原理。2.1光在光纖中的散射理論光的散射是指光通過不均勻介質(zhì)時一部分光偏離原方向傳播的現(xiàn)象。光纖中的散射現(xiàn)象主要有瑞利散射、拉曼散射和布里淵散射，可以分為彈性散射光和非彈性散射光[31]。其中，散射現(xiàn)象中最常見的是彈性光散射，主要包括米氏散射、瑞利散射兩種，是一種線性反彈過程，發(fā)生碰撞時，光子的能量不發(fā)生改變，波長和頻率也不發(fā)生變化，僅僅是光子運動的方向發(fā)生了變化。而非彈性光散射過程中，光子在碰撞前后能量不一致，波長和頻率也會變化，主要包括布里淵散射和拉曼散射。圖2-1展示了幾種散射光的示意圖。由圖中可以看出，非彈性散射中的布里淵散射和拉曼散射都會相對于入射光產(chǎn)生一定的頻率偏移，并且都會產(chǎn)生較高頻率和較低頻率的兩種散射光，其中較低頻率的散射光稱為斯托克斯光，而較高頻率的散射光稱為反斯托克斯光[32]。圖2-1光纖中的三種散射光示意圖2.1.1光纖中的彈性光散射光纖中的瑞利散射是彈性光散射，由于光具有波粒二象性，入射光也可以看做

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10耗點及發(fā)現(xiàn)光纖連接點，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：圖2-3OTDR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖激光器發(fā)出連續(xù)激光作為系統(tǒng)的光源，經(jīng)過施加脈沖信號驅(qū)動的聲光調(diào)制器（AcousticOpticalModulator，AOM）后，連續(xù)激光被調(diào)制成脈沖光信號，調(diào)制后的脈沖光經(jīng)過環(huán)形器進入傳感光纖，后向瑞利散射光經(jīng)環(huán)形器3端口輸出到光電轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換后的電信號經(jīng)過采集卡實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換并將數(shù)據(jù)交于上位機軟件進行處理。由于光纖沿線所有位置都會產(chǎn)生后向瑞利散射光，而光電探測器可以一條連續(xù)的瑞利散射光強信號曲線。不同時間點接收到的信號代表光在光纖上不同位置發(fā)出的后向瑞利散射信號，由此可以由接收到的后向瑞利散射光強在不同時刻的變化來監(jiān)測光纖各個位置的衰減和損耗情況。如圖2-4是一組典型的OTDR曲線。圖2-4OTDR曲線由于OTDR使用的是寬帶光源，相干性比較差，需要多次平均獲得測量結(jié)果，因而對于快速變化的振動信號無法進行實時準(zhǔn)確的探測，通常被應(yīng)用于光纖長度及光纖損耗分布情況的測量。激光器聲光調(diào)制器光電探測器環(huán)形器傳感光纖

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]基于小波變換與SVM的鉆桿故障診斷[D]. 張少奇.浙江大學(xué) 2018
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