針對傳感光纖外界振動信號檢測的問題,提出一種基于振幅差分的Φ-OTDR光纖振動信號檢測方法。該方法利用后向瑞利散射信號幅值的差異進行幅值差分,通過差分信號峰值的變化進行光纖振動信號的檢測和定位。利用振幅差分法對不同的光纖振動信號數(shù)據(jù)進行了仿真,并分析了該方法在不同頻率情況下振動信號的檢測效果。實驗結果表明,利用人工和壓電陶瓷（PZT）模擬振動,實現(xiàn)了外界振動事件的捕獲和定位,在3 100 m的傳感光纖上得到振動信號的信噪比為9.25 dB,且在單根傳感光纖上可對多點振動事件進行檢測,表明了振幅差分方法可以實現(xiàn)Φ-OTDR光纖振動信號的檢測。 

【文章來源】：桂林電子科技大學學報. 2020,40(02)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

瑞利散射點模型示意圖

由式(1)、(2)可知,Φ-OTDR后向瑞利散射信號都是由半個脈沖長度內(nèi)光纖散射點產(chǎn)生的后向瑞利散射信號互相干涉疊加而形成的散射點。因此,當光脈沖沿著光纖完成一次傳播時,即產(chǎn)生了一次連續(xù)的散射點。由于散射點位置的隨機性,引起光纖不同位置后向瑞利散射光的干涉強度產(chǎn)生隨機波動,最后通過不斷對比散射光波形的變化來定位擾動事件的位置。在單模傳感光纖上某處放一個壓電陶瓷,并施加頻率為100 Hz振動信號,利用上位機采集400條原始的后向瑞利散射光信號曲線并疊加,如圖2所示。從圖2可看出,約50 m處的信號光幅度波動起伏相對較大,初步可定位擾動事件的位置在50 m附近。反射傳播的后向瑞利散射光經(jīng)光電探測器轉換的光電流[10]為

圖3為相干探測型Φ-OTDR系統(tǒng)結構。線寬小于3 kHz的窄線寬激光器發(fā)射的連續(xù)光被90∶10光耦合器分成2束連續(xù)光,其中90%的連續(xù)光作為探測光,10%作為本振光。探測光經(jīng)過聲光調(diào)制器(AOM)調(diào)制生成脈沖光,此時脈沖光被頻移200 MHz,經(jīng)過環(huán)形器注入到單模傳感光纖中。從光纖返回的后向瑞利散射信號光與本振光通過50∶50的耦合器進行拍頻,得到200 MHz的拍頻信號,拍頻信號包含了信號光的幅度、頻率和相位等全部信息。拍頻信號經(jīng)過200 MHz的平衡探測器(BPD)轉換成電信號,再經(jīng)過放大和濾波模塊被解調(diào)板解調(diào),解調(diào)完成的信號由高速示波器采集,并由軟件程序處理。2 Φ-OTDR的性能指標

【參考文獻】：
期刊論文
[1]相位敏感型光時域反射傳感系統(tǒng)光學背景噪聲的產(chǎn)生機理及其抑制方法[J]. 張旭蘋,張益昕,王峰,單媛媛,孫振鉷,胡燕祝.  物理學報. 2017(07)
[2]相位敏感光時域反射儀研究和應用進展[J]. 葉青,潘政清,王照勇,盧斌,魏芳,瞿榮輝,蔡海文,趙浩,方祖捷.  中國激光. 2017(06)

博士論文
[1]相位敏感型光時域反射儀及其應用研究[D]. 彭飛.電子科技大學 2015

碩士論文
[1]基于時鐘同源I/Q解調(diào)的相位敏感光時域反射系統(tǒng)的研究[D]. 劉珉含.吉林大學 2018
[2]數(shù)字信號處理對分布式光纖傳感系統(tǒng)性能提升的研究[D]. 王松.電子科技大學 2016
[3]基于φ-OTDR的高靈敏光纖振動傳感器的研究[D]. 張博.電子科技大學 2015



本文編號：3472799