基于相位敏感型光時(shí)域反射計(jì)（Phase sensitive optical time-domain reflectometry,Φ-OTDR）的分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng),具有連續(xù)分布式監(jiān)測(cè)、響應(yīng)速度快、探測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、周界入侵監(jiān)測(cè)以及地震監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。ΦΦ-OTDR通常選取傳感光纖沿線相鄰的前后兩段光纖作為參考區(qū)域,通過提取兩段參考區(qū)域背向瑞利散射光（Rayleigh Backscattering,RBS）的相位差變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)外界振動(dòng)的定量測(cè)量。由于單模光纖的折射率在空間上分布不均勻,且Φ-OTDR采用相干長(zhǎng)度很高的窄線寬激光光源,所以探測(cè)結(jié)果不可避免地會(huì)受到相干衰落效應(yīng)的影響。相干衰落效應(yīng)使得RBS的強(qiáng)度出現(xiàn)隨機(jī)起伏,如果選取了 RBS幅度強(qiáng)度較低的區(qū)域,則鑒相結(jié)果的精度會(huì)顯著下降。研究者們已經(jīng)證明鑒相結(jié)果準(zhǔn)確性與RBS幅度信噪比存在正相關(guān)關(guān)系,但二者的數(shù)值關(guān)系尚未明確,目前還沒有方法能從衰落本質(zhì)出發(fā)實(shí)現(xiàn)噪聲抑制,也缺乏對(duì)鑒相結(jié)果準(zhǔn)確性的判斷依據(jù)。此外,Φ-OTDR傳感系統(tǒng)通常會(huì)對(duì)鑒相結(jié)果進(jìn)行后續(xù)信號(hào)處理,例如模式識(shí)別和特征提取,但在經(jīng)過噪聲抑制后的二... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１散射譜示意圖??－

振動(dòng)發(fā)出次波，折射率的不均勻分布使得次波源強(qiáng)度差異較大，沒有固定的相位關(guān)系，??它們的非相干疊加使得光不再沿直線傳播而是向四面八方散開，這就是散射現(xiàn)象，散射??譜如圖２－１所示（入射光的角頻率為??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??圖２－１散射譜示意圖??由于散射過程中能量守恒，因此瑞利散射同時(shí)被稱為彈性散射。如圖２－２所示，光??纖中折射率波動(dòng)的大小是遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)的，所以可以把這些波動(dòng)的位置近似看成一個(gè)??個(gè)空間上離散的散射點(diǎn)，散射點(diǎn)將獨(dú)立產(chǎn)生各個(gè)方向的瑞利散射。??包層??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向傳輸光．??木木???瑞利后向散射????圖２－２光纖中瑞利散射示意圖??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的頻率與入射光的頻率相同，且??瑞利散射光的強(qiáng)度大小由入射光波長(zhǎng)和散射方向決定，其ＲＢＳ光強(qiáng)可表示為：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??

振動(dòng)發(fā)出次波，折射率的不均勻分布使得次波源強(qiáng)度差異較大，沒有固定的相位關(guān)系，??它們的非相干疊加使得光不再沿直線傳播而是向四面八方散開，這就是散射現(xiàn)象，散射??譜如圖２－１所示（入射光的角頻率為??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??圖２－１散射譜示意圖??由于散射過程中能量守恒，因此瑞利散射同時(shí)被稱為彈性散射。如圖２－２所示，光??纖中折射率波動(dòng)的大小是遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)的，所以可以把這些波動(dòng)的位置近似看成一個(gè)??個(gè)空間上離散的散射點(diǎn)，散射點(diǎn)將獨(dú)立產(chǎn)生各個(gè)方向的瑞利散射。??包層??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向傳輸光．??木木???瑞利后向散射????圖２－２光纖中瑞利散射示意圖??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的頻率與入射光的頻率相同，且??瑞利散射光的強(qiáng)度大小由入射光波長(zhǎng)和散射方向決定，其ＲＢＳ光強(qiáng)可表示為：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??


本文編號(hào)：3002170