我國大型基礎(chǔ)設(shè)施（如橋梁、軌道交通、地下傳輸管道等）的正常運作是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要保障,所以針對上述基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測是至關(guān)重要的。目前最先進(jìn)的監(jiān)測手段主要為分布式光纖傳感技術(shù),其通過檢測振動信號來確定事故位置。該技術(shù)分為干涉型光纖傳感技術(shù)和后向散射型傳感技術(shù)。其中干涉型系統(tǒng)具有寬頻檢測能力,但是較難實現(xiàn)故障的精確定位;而后向散射型系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)定位振動點,但是只能測量較低的頻率。當(dāng)前基礎(chǔ)設(shè)施運作環(huán)境較為復(fù)雜,當(dāng)有故障發(fā)生時,會產(chǎn)生頻率不同的振動,頻率最高可達(dá)兆赫茲。因此,單單采用其中一類傳感技術(shù)不能夠準(zhǔn)確地、全面地識別故障信號。為此本文設(shè)計了一套基于相位敏感型光時域反射計（Phase-sensitive optical time domain reflectometry,Ф-OTDR）和馬赫澤德干涉儀（Mach-Zenhder interferometer,MZI）相融合的系統(tǒng)。使用Ф-OTDR系統(tǒng)定位故障點,使用MZI系統(tǒng)獲得故障寬譜頻域信息,實現(xiàn)了分布式光纖故障監(jiān)測系統(tǒng)同時具有精確定位和寬頻測量的能力。本文主要工作如下:1、深入研究了Ф-OTDR系統(tǒng)與MZI系統(tǒng)的傳感基礎(chǔ)理論及... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型的長距離基礎(chǔ)設(shè)施a)港珠澳大橋b)我國輸油管道

第2章Ф-OTDR和MZI系統(tǒng)的基礎(chǔ)傳感理論10第2章Ф-OTDR和MZI系統(tǒng)的基礎(chǔ)傳感理論為了解決分布式光纖傳感監(jiān)測系統(tǒng)不能同時實現(xiàn)故障定位和寬頻響應(yīng)的問題，本文提出了一種基于Ф-OTDR與MZI復(fù)合的分布式傳感監(jiān)測系統(tǒng)，以實現(xiàn)在遠(yuǎn)距離故障監(jiān)測中精確定位故障位置和寬頻測量。本章將分別介紹Ф-OTDR系統(tǒng)與MZI系統(tǒng)的傳感基礎(chǔ)理論和信號處理方法，研究系統(tǒng)性能參數(shù)及其影響因素，并理論分析兩系統(tǒng)融合的設(shè)計方案。2.1基于Ф-OTDR的基礎(chǔ)傳感理論2.1.1光纖中的瑞利散射當(dāng)光通過不均勻的介質(zhì)時會向各個方向傳播，這種現(xiàn)象就是光的散射。由于生產(chǎn)光纖過程中會產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致光纖中各部分的折射率不同，這會在光纖的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的光特性。當(dāng)一部分光入射到材料上時，就會發(fā)生散射現(xiàn)象。在光纖中存在的散射現(xiàn)象主要有瑞利散射、拉曼散射以及布里淵散射[26]。圖2.1光纖散射圖譜如圖2.1所示，后向瑞利散射光的頻率與入射光的頻率相同都為v0，根據(jù)計算微觀粒子能量的方法可知，在瑞利散射過程前后，光子的能量不會發(fā)生改變，因此瑞利散射被稱為彈性散射。拉曼散射和布里淵散射的頻率會發(fā)生偏移，因此稱二者為非彈性散射[27]。在后向散射光中，與拉曼散射光和布里淵散射光相比，瑞利散射光具有最高的能量并且最容易檢測。因此，人們最早發(fā)現(xiàn)并應(yīng)用了瑞利散射光，檢測光纖距離，傳輸損耗，連接點損耗和斷點等。2.1.2OTDR技術(shù)OTDR技術(shù)是依靠光在光纖中傳輸時，所產(chǎn)生的后向瑞利散射光和菲涅爾反射實

振動效果示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
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