光頻域反射計(jì)（OFDR）作為分布式光纖傳感技術(shù)中的一種,具有高空間分辨率、高信噪比、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。其系統(tǒng)包含線性調(diào)諧光源,波長(zhǎng)調(diào)諧范圍覆蓋氣體分子的吸收波段,對(duì)于目標(biāo)氣體的特征光譜檢測(cè)具有很高的靈敏度和選擇性。結(jié)合傳統(tǒng)激光吸收光譜技術(shù)與檢測(cè)裝置,分布式氣體傳感可應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè),工業(yè)生產(chǎn)控制等應(yīng)用場(chǎng)合。本論文的主要工作重心在于結(jié)合光頻域反射計(jì)的核心,調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）技術(shù)與可調(diào)諧激光吸收光譜（TDLAS）技術(shù),展開(kāi)多通池氣體傳感技術(shù)的研究與應(yīng)用。從光頻域反射系統(tǒng)的信號(hào)模型出發(fā),介紹了多通池氣體傳感原理。針對(duì)光源非線性調(diào)諧引起的空間分辨率模糊問(wèn)題,在硬件和軟件上分別研究了光源非線性相位補(bǔ)償?shù)脑矸椒捌浯嬖诘木窒扌?根據(jù)Beer-Lambert吸收定律,討論了不同情況下氣體分子吸收光譜的線型函數(shù),其被選擇用于譜線擬合。多通池氣體傳感的方法研究中,從透射函數(shù)中吸收系數(shù)與吸收光程的物理意義出發(fā),推導(dǎo)出包含氣體吸收信息的頻域干涉信號(hào)表達(dá)式,模擬與分析該信號(hào)的FFT與IFFT結(jié)果。FFT下完成氣體吸收光程的精確測(cè)定,IFFT下完成氣體透射光譜的反演;考慮實(shí)際情況,探究分析FFT泄露與I... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

相干OFDR實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果示意圖

光頻域反射計(jì)發(fā)展的序幕。實(shí)驗(yàn)通過(guò)調(diào)整氦氖激光器的線寬從光纖的一頻函數(shù)的后向散射光的振幅，再通過(guò)低頻電譜儀的傅立葉變換獲得散射和光纖能量損耗。實(shí)驗(yàn)裝置和結(jié)果如圖 1-1 所示：圖 1-1 相干OFDR 實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果示意圖[8](a) 相干 OFDR 實(shí)驗(yàn)裝置；(b) 光纖周期性偏振態(tài)的 OFDR 測(cè)量結(jié)果993 年，U. Glombitza 和 E. Brinkmeyer 基于 OFDR 高分辨率和高靈敏度用輔助干涉儀實(shí)現(xiàn)在時(shí)間上不需要線性調(diào)諧而仍然可以提高空間分辨率采樣技術(shù)[9]。該實(shí)驗(yàn)使用波長(zhǎng)約 1.3 μm 的DFB 半導(dǎo)體激光器，調(diào)諧范通過(guò)探測(cè) InP 的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)首次得到 50 μm 的空間分辨率和約 60 ，展示了OFDR 在未來(lái)技術(shù)的具體優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)裝置與結(jié)果如圖 1-2 所示

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 年，M. Froggatt 等人提出利用光纖中的 Rayleigh 散射實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)光纖中的Rayleigh 散射可以等效為一種隨機(jī)周期溫度和應(yīng)變的變換會(huì)引起這種弱光柵光譜的的相應(yīng)頻移，且成正信號(hào)與參考信號(hào)（沒(méi)有擾動(dòng)）進(jìn)行互相關(guān)，即可獲得光譜偏移值[ 年，M. Froggatt 等人提出偏振分級(jí)的方案，使 OFDR 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了級(jí)的分辨率，使新興的短途應(yīng)用上的鏈接特征識(shí)別成為可能[11]。相位噪聲補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了在相干長(zhǎng)度之外的高空間分辨率 OFDR 裝置應(yīng)用于產(chǎn)品研發(fā)。其實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)果如圖 1-3 所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國(guó)光纖傳感技術(shù)現(xiàn)狀和展望[J]. 廖延彪.  光電子技術(shù)與信息. 2003(05)
[2]激光光譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用專題系列（Ⅰ） 光譜技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 王振亞,李海洋,周士康.  物理. 2001(09)

博士論文
[1]幾種改進(jìn)OFDR性能方法的提出及驗(yàn)證[D]. 丁振揚(yáng).天津大學(xué) 2013
[2]基于OFDR技術(shù)的管道防破壞預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與信號(hào)分析處理方法研究[D]. 孟凡勇.河北工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于OFDR的分布式光纖傳感技術(shù)的研究[D]. 徐升槐.浙江大學(xué) 2011
[2]高分辨率OFDR關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 顧一弘.電子科技大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3262267