本文選題：分布式光纖傳感 + 馬赫-曾德��； 參考：《長春理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：分布式光纖傳感技術(shù)集傳感和傳輸于一體,可同時探測物理量的空間分布信息和時變信息。因而極適合諸如油氣管道、輸水管道和橋梁、大壩等大型、長距離設(shè)施的實時監(jiān)測。相比于散色型或薩格奈克型分布式光纖傳感系統(tǒng),馬赫-曾德系統(tǒng)具有靈敏度高、實時性好、無盲區(qū)等優(yōu)點,在諸如地下管道等信號微弱的檢測中,具有很好的實用和經(jīng)濟價值。大部分的馬赫-曾德傳感系統(tǒng)都是基于工控機加采集卡的構(gòu)架來設(shè)計的。該模式雖結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn),但采樣不足、響應(yīng)時間長是造成系統(tǒng)空間分辨率低和實時性差的主要原因之一。針對以上問題,本文設(shè)計了一套以FPGA為核心的雙馬赫-曾德分布式光纖傳感系統(tǒng)。主要工作如下:首先從光纖彈光效應(yīng)和干涉原理出發(fā),闡述了干涉型光纖傳感系統(tǒng)的工作機理,并分析了雙馬赫-曾德系統(tǒng)的定位原理和時延估計方法;然后結(jié)合窄線寬激光器、光纖無源器件和PIN等器件設(shè)計了一套雙馬赫-曾德光纖系統(tǒng);最后以FPGA為核心,利用其并行運算能力,結(jié)合系統(tǒng)特點優(yōu)化相關(guān)運算,實現(xiàn)了集高速采樣(20MHz)、存儲、并行運算于一體的高速信號處理系統(tǒng),單次響應(yīng)時間不到2秒(30公里檢測距離)。聯(lián)合系統(tǒng)模擬外界微弱振動,檢測系統(tǒng)性能。結(jié)果表明,系統(tǒng)靈敏度高,實時性強,平均定位誤差約為21.7米。對分布式光纖傳感系統(tǒng)的小型化及性能提高具有參考價值,有利于廣泛的工程應(yīng)用。
[Abstract]:Distributed optical fiber sensing technology integrates sensing and transmission, and can simultaneously detect spatial distribution information and time-varying information of physical quantities. Therefore, it is very suitable for real-time monitoring of large and long distance facilities such as oil and gas pipelines, water pipelines and bridges, dams and other large distances. The Maher Ceng De system is compared to the dispersive or sgrenk type distributed optical fiber sensing system. The system has the advantages of high sensitivity, good real-time and no blind area. It has good practical and economic value in detecting weak signals such as underground pipelines. Most of the Maher Ceng De sensing systems are designed based on the framework of industrial computer and acquisition card. Although the model is simple and easy to be realized, the sampling is insufficient and response time One of the main reasons for the low spatial resolution and poor real-time performance of the system is the design of a double Maher Ceng De distributed optical fiber sensing system with FPGA as the core. The main work is as follows: firstly, the working mechanism of the interferometric optical fiber sensing system is explained from the optical fiber effect and interference principle. The positioning principle and time delay estimation method of double Maher Ceng De system are analyzed, and a set of double Maher Ceng De optical fiber system is designed with narrow line width laser, optical fiber passive device and PIN and other devices. At last, using FPGA as the core, using its parallel computing power and combining the system characteristics to optimize the related operation, a set of high speed sampling (20MHz) is realized. The single response time is less than 2 seconds (30 km detection distance). The combined system simulates the weak vibration of the outside world to detect the performance of the system. The results show that the system has high sensitivity, high real-time performance and an average positioning error of about 21.7 meters. It is of reference value and is beneficial to a wide range of engineering applications.

【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN791;TP212

【參考文獻】

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本文編號：1882109