發(fā)布時(shí)間：2022-02-18 18:17

　　分布式光纖傳感（Distributed Optical Fiber Sensing,DOFS）技術(shù)因其高集成度、多參量敏感、適應(yīng)惡劣環(huán)境等諸多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)已成為近年來研究熱點(diǎn)。特別是能實(shí)現(xiàn)振動(dòng)、聲波及應(yīng)變/溫度測(cè)量的相位敏感型光時(shí)域反射儀（Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer,φ-OTDR）正在周界安防及大型結(jié)構(gòu)的故障檢測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。這種技術(shù)在敏感度、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等方面的性能可與以布拉格光柵為代表的準(zhǔn)分布式傳感系統(tǒng)相媲美,具有廣闊的發(fā)展前景。但是目前基于φ-OTDR的分布式振動(dòng)傳感（Distributed Vibration Sensing,DVS）仍存在諸多問題和挑戰(zhàn),限制了其在更多領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用。如實(shí)現(xiàn)寬頻振動(dòng)測(cè)量的系統(tǒng)需要較大調(diào)制和解調(diào)帶寬,結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高;實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳感的系統(tǒng)采用雙端注入的分布式光放大,噪聲大難以進(jìn)行準(zhǔn)確的相位解調(diào);多參數(shù)傳感系統(tǒng)未兼顧動(dòng)態(tài)振動(dòng)和靜態(tài)應(yīng)變/溫度的測(cè)量等。本文針對(duì)以上問題,提出了加性隨機(jī)脈沖間隔調(diào)制、多載波非線性調(diào)頻、高斯脈沖調(diào)制等多種光脈沖調(diào)制方法,進(jìn)一步優(yōu)化了φ... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光纖分布式寬頻振動(dòng)傳感技術(shù)
        1.2.2 長(zhǎng)距離光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
        1.2.3 光纖分布式振動(dòng)傳感的相位解調(diào)技術(shù)
        1.2.4 高空間分辨率的光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
        1.2.5 抗衰落光纖分布式振動(dòng)傳感技術(shù)
    1.3 光纖分布式多參數(shù)傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 基于單散射機(jī)制的溫度、應(yīng)變傳感
        1.3.2 基于多散射融合的多參數(shù)傳感
    1.4 本文的研究意義和內(nèi)容
2 基于瑞利及布里淵散射的分布式傳感理論基礎(chǔ)
    2.1 基于瑞利散射的分布式振動(dòng)傳感理論模型
    2.2 基于布里淵散射的分布式應(yīng)變、溫度傳感理論模型
    2.3 光纖分布式傳感中的非線性效應(yīng)
        2.3.1 自相位調(diào)制對(duì)散射光頻率的影響
        2.3.2 四波混頻產(chǎn)生的頻率邊帶
        2.3.3 調(diào)制不穩(wěn)定的臨界功率
        2.3.4 受激布里淵散射和受激拉曼散射的臨界功率
    2.4 分布式傳感系統(tǒng)的光探測(cè)結(jié)構(gòu)
        2.4.1 分布式傳感系統(tǒng)中的光探測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)比
        2.4.2 相干探測(cè)原理及特性
    2.5 本章小結(jié)
3 基于加性隨機(jī)采樣的寬頻響分布式振動(dòng)傳感
    3.1 分布式傳感中的采樣理論
        3.1.1 均勻采樣與頻譜混疊
        3.1.2 非均勻采樣及其分類
        3.1.3 加性隨機(jī)采樣的功率譜密度
    3.2 基于加性隨機(jī)采樣的分布式振動(dòng)傳感仿真實(shí)驗(yàn)
        3.2.1 采樣數(shù)據(jù)的功率譜密度
        3.2.2 加性隨機(jī)采樣的參數(shù)優(yōu)化
        3.2.3 加性隨機(jī)采樣的重構(gòu)
    3.3 加性隨機(jī)采樣的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.4 基于加性隨機(jī)采樣的分布式振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 短距離光纖上的分布式振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)
        3.4.2 長(zhǎng)距離光纖上的分布式振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)
    3.5 本章小結(jié)
4 基于多載波非線性調(diào)頻脈沖的長(zhǎng)距離分布式振動(dòng)傳感
    4.1 分布式振動(dòng)傳感調(diào)頻脈沖壓縮理論
        4.1.1 匹配濾波器與模糊函數(shù)
        4.1.2 線性調(diào)頻脈沖的傳感特性
    4.2 多載波非線性調(diào)頻光脈沖的產(chǎn)生
        4.2.1 非線性調(diào)頻脈沖的旁瓣抑制比
        4.2.2 電光調(diào)制產(chǎn)生多載波信號(hào)
        4.2.3 多載波非線性調(diào)頻光脈沖的矯正
    4.3 基于多載波非線性調(diào)頻脈沖的分布式振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 傳感距離及信噪比
        4.3.2 振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)及分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于高斯脈沖調(diào)制的高空間分辨率多參數(shù)分布式傳感
    5.1 基于高斯脈沖調(diào)制的多參數(shù)傳感原理
        5.1.1 φ/B-OTDR泵浦脈沖光調(diào)制
        5.1.2 本振布里淵激光器
        5.1.3 基于高斯加窗的高空間分辨率時(shí)頻分析原理
    5.2 基于高斯脈沖調(diào)制的多參數(shù)傳感實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.2.2 振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 溫度與應(yīng)變傳感實(shí)驗(yàn)
    5.3 基于調(diào)制脈沖的多參數(shù)傳感儀器應(yīng)用
    5.4 本章小結(jié)
6 全文總結(jié)與展望
    6.1 內(nèi)容總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 論文不足及進(jìn)一步研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B.作者在攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Phase-Sensitive Optical Time-Domain Reflectometer Based on a 120°-Phase-Difference Michelson Interferometer[J]. 曹玉龍,楊飛,徐丹,葉青,蔡海文,方祖捷.  Chinese Physics Letters. 2016(05)
[2]Research on stimulated Brillouin scattering suppression based on multi-frequency phase modulation[J]. 劉英繁,呂志偉,董永康,李強(qiáng).  Chinese Optics Letters. 2009(01)
[3]A new demodulation technique for optical fiber interferometric sensors with[3×3]directional couplers[J]. 劉亭亭,崔杰,陳德勝,肖靈,孫德興.  Chinese Optics Letters. 2008(01)



本文編號(hào)：3631317