本文關(guān)鍵詞：基于受激布里淵散射的光纖傳感技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來分布式光纖傳感技術(shù)飛速發(fā)展,憑借其體積小,質(zhì)量輕,抗電磁干擾,可以同時(shí)測(cè)得光纖沿線的溫度信息,具有傳統(tǒng)的分立式傳感器無法比擬的優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè),油氣管道監(jiān)測(cè),光纜安全監(jiān)測(cè),航空航天等諸多領(lǐng)域,可以有效的減少人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)損失。因此,全分布式光纖傳感技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景。最初的基于受激布里淵散射光時(shí)域分析(Brillouin optical time domain analysis,BOTDA)的全分布式光纖傳感器,存在很大的系統(tǒng)噪聲并且需要大量的測(cè)量時(shí)間,給傳感系統(tǒng)造成極大的測(cè)量誤差同時(shí)實(shí)效性也遭到了破壞。為提高系統(tǒng)的信噪比和數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性,本文提出采用Simplex編碼(S編碼)與小波變換相結(jié)合的技術(shù),提升系統(tǒng)的性能。本文首先研究了BOTDA系統(tǒng)的基本理論,即理論上分析了受激布里淵散射產(chǎn)生的機(jī)理,數(shù)值上求解了該散射理論對(duì)應(yīng)的三波耦合方程。進(jìn)而分析了散射譜擬合以及該系統(tǒng)的溫度測(cè)量的基本理論。其次,對(duì)S編碼技術(shù)和小波去噪技術(shù)的理論及去噪性能進(jìn)行了分析,將S編碼技術(shù)與小波去噪技術(shù)相結(jié)合引入到傳統(tǒng)的基于三波耦合方程的BOTDA系統(tǒng)中,進(jìn)行數(shù)值理論計(jì)算。在長(zhǎng)度為500m光纖的470m附近模擬溫度擾變,采用結(jié)合技術(shù)僅需31階編碼且耗時(shí)45.1673s,便能夠清晰分辨出擾變信號(hào);而單獨(dú)使用S編碼技術(shù)需255階編碼且耗時(shí)4439.7244s。因此,采用S編碼技術(shù)與小波去噪技術(shù)相結(jié)合可以明顯縮短信號(hào)處理時(shí)間。最后,搭建了該系統(tǒng)所需要的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),利用Labview編寫了光纖傳感系統(tǒng)的上位機(jī)總控界面,同時(shí)控制微波信號(hào)源自動(dòng)掃頻,FPGA產(chǎn)生脈沖信號(hào)輸入給電光調(diào)制器調(diào)制連續(xù)光為脈沖光,并觸發(fā)數(shù)據(jù)采集卡開始采集數(shù)據(jù),對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示以及保存,對(duì)得到數(shù)據(jù)經(jīng)過處理,得出溫度變化對(duì)光纖布里淵頻移產(chǎn)生了影響,可以利用其對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感器 S編碼 小波變換 受激布里淵散射
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 本課題研究的背景及意義9-10
• 1.2 全分布式光纖傳感技術(shù)的分類10-12
• 1.3 全分布式光纖傳感技術(shù)研究的進(jìn)展12-13
• 1.4 本論文的研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 BOTDA基本理論15-26
• 2.1 受激布里淵散射的基本原理及其耦合方程的求解15-17
• 2.2 布里淵散射譜及其譜擬合方法17-23
• 2.2.1 小波去噪17-18
• 2.2.2 萊文伯 - 馬奈特算法（ LM ）調(diào)節(jié)權(quán)值的BP （ BackPropagation）網(wǎng)絡(luò)18-20
• 2.2.3 混合算法20-23
• 2.3 BOTDA系統(tǒng)溫度的傳感機(jī)理23-24
• 2.3.1 布里淵頻移與溫度的關(guān)系23-24
• 2.4 BOTDA系統(tǒng)溫度傳感理論計(jì)算24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 BOTDA系統(tǒng)去噪技術(shù)的理論研究26-38
• 3.1 BOTDA傳感系統(tǒng)26-28
• 3.1.1 傳感系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)27-28
• 3.2 S編碼與小波變換的聯(lián)合去噪技術(shù)理論28-32
• 3.2.1 S編碼理論28-32
• 3.3 BOTDA系統(tǒng)中聯(lián)合去噪技術(shù)的理論研究32-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 BOTDA系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)38-55
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建38-45
• 4.1.1 電學(xué)設(shè)備與器件的選用39-40
• 4.1.2 光學(xué)設(shè)備與器件的選用40-45
• 4.1.3 受激布里淵散射效應(yīng)的測(cè)試45
• 4.2 基于Labview的BOTDA系統(tǒng)總控界面設(shè)計(jì)45-51
• 4.2.1 射頻信號(hào)源自動(dòng)掃頻模塊設(shè)計(jì)及測(cè)試47-49
• 4.2.2 FPGA脈沖產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)及測(cè)試49-50
• 4.2.3 信號(hào)采集處理模塊設(shè)計(jì)及測(cè)試50
• 4.2.4 波形顯示及數(shù)據(jù)保存模塊50-51
• 4.3 BOTDA系統(tǒng)測(cè)試51-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-57
• 一、工作總結(jié)55
• 二、工作展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-64
• 作者簡(jiǎn)介及攻讀碩士期間的科研成果64-65
• 致謝65-66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 邢八一;徐方辰;;光纖周界安防系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景分析[J];中國(guó)安防;2014年Z1期

2 劉建斌;;基于光纖光柵傳感的鐵路異物侵限監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J];交通科技;2011年03期

3 成冠峰;;光纖傳感器在堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)中的應(yīng)用前景[J];光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù);2011年03期

4 畢衛(wèi)紅;張燕君;苑寶義;;基于光散射的分布式光纖溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

5 羅俊;饒?jiān)平?岳劍鋒;冉曾令;;新型高靈敏分布式光纖入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2009年06期

6 李成賓;楊志;黃春林;;光纖布里淵傳感在輸電線路覆冰監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J];電力系統(tǒng)通信;2009年06期

7 蔣小珍;雷明堂;陳淵;葛捷;;巖溶塌陷的光纖傳感監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2006年06期

8 丁勇;施斌;孫宇;趙永貴;;基于BOTDR的白泥井3號(hào)隧道拱圈變形監(jiān)測(cè)[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2006年05期

9 李卓明;李永倩;趙麗娟;何玉鈞;;光纖布里淵傳感器在電力系統(tǒng)光纜監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用探討[J];電力系統(tǒng)通信;2006年03期

10 王紅霞;周學(xué)軍;王平;;海底通信光纜故障的定位與維修[J];電線電纜;2006年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉迪仁;長(zhǎng)距離分布式布里淵散射光纖傳感技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙麗娟;布里淵分布型光纖溫度傳感及信號(hào)處理技術(shù)研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2007年

  本文關(guān)鍵詞：基于受激布里淵散射的光纖傳感技術(shù)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：311081