布里淵光時(shí)域反射（BOTDR）技術(shù)是一種能獲取光纖沿線溫度和應(yīng)變信息的光纖分布式傳感技術(shù)。因其具有抗電磁干擾、耐腐蝕、靈敏度高等諸多優(yōu)勢(shì),該技術(shù)能在化工、電力、土木等多個(gè)領(lǐng)域內(nèi),為大型工程提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的溫度和應(yīng)變測(cè)控。自上世紀(jì)70年代以來(lái),研究人員從未停止過(guò)對(duì)該技術(shù)在實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用中的探索,至今BOTDR技術(shù)仍是傳感領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。本文首先介紹了BOTDR技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀,分析了該技術(shù)的基本原理和技術(shù)難點(diǎn)。接著闡述了系統(tǒng)探測(cè)的整體實(shí)現(xiàn)方案,詳細(xì)地分析和介紹了各器件、模塊的相關(guān)作用和性能參數(shù),設(shè)計(jì)了基于Matlab GUI的上位機(jī)動(dòng)態(tài)顯示程序,提出了相應(yīng)的機(jī)箱布局和封裝方案。同時(shí),通過(guò)基于FPGA的硬件編程設(shè)計(jì)完成了采集寫(xiě)入、疊加存儲(chǔ)和讀取上傳等功能模塊的開(kāi)發(fā),并結(jié)合外部硬件所提供的觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的整體時(shí)序同步控制。此外,本文還針對(duì)測(cè)溫實(shí)驗(yàn)中散射信號(hào)的特點(diǎn),提出了一種分段分層小波去噪算法。該算法通過(guò)高、低層小波分析將有溫度變化的奇異信號(hào)檢測(cè)出來(lái),并由此將光纖上的溫度信息分為有、無(wú)溫度變化的兩段數(shù)據(jù),結(jié)合這兩段數(shù)據(jù)不同的特點(diǎn),選取最優(yōu)的小波基函數(shù)與分解層數(shù)對(duì)這兩段數(shù)... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 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(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光纖中的三種散射

圖 2-2 斯托克斯光矢量匹配關(guān)系圖圖 2-3 反斯托克斯光矢量匹配關(guān)系圖2.1.3光纖中的受激布里淵散射光纖中的受激布里淵散射需要泵浦光達(dá)到一定閾值才能產(chǎn)生。當(dāng)泵浦光射入光纖時(shí)，首先會(huì)產(chǎn)生自發(fā)布里淵散射從而激發(fā)出聲波場(chǎng)和散射光場(chǎng)，而散射光與泵浦光之間的干涉作用會(huì)導(dǎo)致電致伸縮效應(yīng)的產(chǎn)生，這就使得聲波場(chǎng)得到了極大增強(qiáng)。反過(guò)來(lái)，增強(qiáng)了的聲波場(chǎng)又進(jìn)一步促進(jìn)了入射光的散射作用，正如圖 2-4 所示。在這樣的相互激勵(lì)作用下，當(dāng)泵浦光增大到閾值，使得聲波場(chǎng)和散射光波場(chǎng)補(bǔ)償了各自

圖 2-3 反斯托克斯光矢量匹配關(guān)系圖的受激布里淵散射受激布里淵散射需要泵浦光達(dá)到一定閾值才能產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)生自發(fā)布里淵散射從而激發(fā)出聲波場(chǎng)和散射光場(chǎng)，而作用會(huì)導(dǎo)致電致伸縮效應(yīng)的產(chǎn)生，這就使得聲波場(chǎng)得到了的聲波場(chǎng)又進(jìn)一步促進(jìn)了入射光的散射作用，正如圖作用下，當(dāng)泵浦光增大到閾值，使得聲波場(chǎng)和散射光波會(huì)在光纖中產(chǎn)生受激布里淵效應(yīng)[45, 46]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于BOTDR測(cè)溫技術(shù)的架空線路動(dòng)態(tài)增容方法[J]. 楊安琪,龔慶武.  電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2017(06)
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[5]分布式干涉型光纖振動(dòng)傳感器實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張友能,王大文,丁莉.  量子電子學(xué)報(bào). 2014(03)
[6]基于BOTDR的地裂縫分布式光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J]. 盧毅,施斌,席均,蘇晶文,姜月華,李云峰.  工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2014(01)
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[9]GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的小波閾值法消噪[J]. 吳繼忠.  大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué). 2009(04)
[10]布里淵分布式光纖傳感技術(shù)進(jìn)展及展望[J]. 廖毅,周會(huì)娟.  半導(dǎo)體光電. 2008(06)

博士論文
[1]基于小波理論的變形分析模型研究[D]. 文鴻雁.武漢大學(xué) 2004

碩士論文
[1]分布式拉曼光纖溫度傳感器系統(tǒng)及溫度分辨率提高的研究[D]. 方曼.電子科技大學(xué) 2004
[2]自適應(yīng)濾波及濾波算法研究[D]. 李毅.西北工業(yè)大學(xué) 2003



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