隨著工業(yè)化水平的發(fā)展,分布式光纖傳感系統(tǒng)由于其天然具有的重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、耐高壓、耐腐蝕、電絕緣性能好、成本低等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),得到了越來越多研究者的垂青。光纖傳感器通常會(huì)掩蓋鋪設(shè)于被測(cè)物的內(nèi)部或表面,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),適用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和災(zāi)害的預(yù)警,也能適應(yīng)人類社會(huì)大范圍網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展需求。它完全克服了點(diǎn)式傳感器難以全方位監(jiān)測(cè)被測(cè)場(chǎng)的缺陷,而且具有傳統(tǒng)的傳感器所不具備的優(yōu)勢(shì),因而在能源、電力、航空航天、建筑、通信、交通、安防、軍事等諸多領(lǐng)域的故障診斷及事故預(yù)警中展現(xiàn)出十分誘人的應(yīng)用前景。光纖傳感的基本工作原理即在受到應(yīng)力、溫度等外界環(huán)境因素的影響時(shí),光波容易受到這些外在因素的影響（場(chǎng)或量的調(diào)制）,導(dǎo)致其特性參數(shù)如強(qiáng)度,相位,頻率,極化方式等會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化,通過檢測(cè)這些變化的量,就可以解調(diào)獲得外界被測(cè)溫度或應(yīng)變信息的變化情況,從而實(shí)現(xiàn)傳感。而基于受激布里淵散射光時(shí)域分析技術(shù)（Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA）的分布式光纖傳感系統(tǒng),是通過利用光在光纖中發(fā)生的受激布里淵散射效應(yīng)受到外部溫度或應(yīng)變影響時(shí)產(chǎn)生頻移變... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

典型的自發(fā)散射示意圖

第一章緒論11基于拉曼散射光時(shí)域反射技術(shù)的全分布式光纖傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1.5所示。圖1.5拉曼散射全分布式光纖傳感器結(jié)構(gòu)圖在拉曼散射全分布式光纖傳感系統(tǒng)中，激光器產(chǎn)生的脈沖激光通過雙向耦合器一路進(jìn)入傳感光纖發(fā)生反應(yīng)，光纖中產(chǎn)生的背向拉曼散射光經(jīng)過耦合器、波分復(fù)用設(shè)備，分成兩束光，分別為反斯托克斯光和斯托克斯光，分別通過光電探測(cè)器后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，各自放大后進(jìn)入計(jì)算機(jī)處理，實(shí)現(xiàn)溫度解調(diào)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析，從而實(shí)現(xiàn)全分布式溫度測(cè)量[37]。上個(gè)世紀(jì)八十年代，Hartog和Dakin發(fā)明了基于拉曼散射效應(yīng)的全分布式光纖傳感器，此后越來越多的科技工作者投入到光纖拉曼散射的研究中去，為基于拉曼散射的通信及傳感系統(tǒng)快速發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)促進(jìn)作用[38-52]。1.2.3基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)20世紀(jì)70年代初期，由Ippen第一次發(fā)現(xiàn)了光纖中的受激布里淵散射現(xiàn)象[53]。隨著研究的深入推進(jìn)，人們發(fā)現(xiàn)了該布里淵散射效應(yīng)與溫度和應(yīng)變存在著某種相關(guān)性，對(duì)于該現(xiàn)象效應(yīng)的應(yīng)用從只測(cè)量光纖本身參數(shù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外界溫度或者應(yīng)變事件的檢測(cè)，這種基于布里淵散射的光纖傳感系統(tǒng)才被作為一

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文12種重要的傳感技術(shù)得到科研工作者的重視[54-57]。目前基于布里淵散射效應(yīng)的分布式光纖傳感技術(shù)主要分為四類：（1）基于BOTDR技術(shù)的分布式光纖傳感技術(shù)基于布里淵光時(shí)域反射（Brillouinopticaltimedomainreflection，BOTDR）技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)是利用自發(fā)布里淵散射效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)外界溫度或應(yīng)變的檢測(cè)，它是一種單端入射的布里淵傳感系統(tǒng)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1.6所示。激光器發(fā)出頻率為0的連續(xù)光通過外調(diào)制技術(shù)形成探測(cè)脈沖光，脈沖光通過環(huán)形器后進(jìn)入傳感光纖，并發(fā)生自發(fā)布里淵散射，散射的頻移量為B，頻率為0B的自發(fā)布里淵散射光信號(hào)沿著傳感光纖返回環(huán)形器，經(jīng)過環(huán)形接口輸出至光電探測(cè)設(shè)備，最終將攜帶有傳感信息的電信號(hào)送入計(jì)算機(jī)信號(hào)檢測(cè)和處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集得到的不同位置處的布里淵散射信號(hào)進(jìn)行洛倫茲擬合，便可以得到沿著光纖距離上的布里淵頻移分布情況。根據(jù)布里淵頻移量與溫度或應(yīng)變的線性關(guān)系便可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)[58-60]，通過BOTDR技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳感定位。圖1.6基于BOTDR技術(shù)的光纖傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在基于BOTDR技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)中，信號(hào)的檢測(cè)和處理主要有兩種方法：一種是直接探測(cè)法，另一種是相干探測(cè)法。我們把采用直接探測(cè)法來處理BOTDR系統(tǒng)信號(hào)稱之為直接探測(cè)型BOTDR，把采用相干探測(cè)法來處

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]分布式布里淵光纖傳感技術(shù)在海堤沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 葛捷.  巖土力學(xué). 2009(06)
[2]基于BOTDR的白泥井3號(hào)隧道拱圈變形監(jiān)測(cè)[J]. 丁勇,施斌,孫宇,趙永貴.  工程地質(zhì)學(xué)報(bào). 2006(05)
[3]隧道健康診斷BOTDR分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J]. 施斌,徐學(xué)軍,王鏑,王霆,張丹,丁勇,徐洪鐘,崔何亮.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2005(15)
[4]遠(yuǎn)程分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造[J]. 張 藝,張?jiān)谛?金仁洙.  光電工程. 2005(04)
[5]在單模光纖中放大的反斯托克斯拉曼背向自發(fā)散射的溫度效應(yīng)[J]. 張?jiān)谛?InsooS.Kim,王劍鋒,劉紅林,余向東,郭寧.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2004(05)
[6]30km遠(yuǎn)程分布光纖拉曼溫度傳感器系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 張?jiān)谛?王劍鋒,劉紅林,余向東,郭寧,Insoo S.KIM.  中國激光. 2004(05)
[7]史坦無偏似然估計(jì)原理產(chǎn)生閾值對(duì)人體胸壁微動(dòng)信號(hào)的“WaveShrink”降噪[J]. 趙國輝,楊亞濤,姚劍鋒,王海濱,倪安勝.  醫(yī)療裝備. 2003(05)
[8]Raman散射型分布式光纖溫度測(cè)量方法的研究[J]. 張?jiān)谛?王劍鋒,余向東,郭寧,吳孝彪,馮海琪,InsooS.KIM,SangkiOH,YoheeKIM.  光電子·激光. 2001(06)
[9]分布光纖Raman光子傳感器系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 張?jiān)谛?余向東,郭寧,吳孝彪.  光電子·激光. 1999(02)
[10]分布型光纖拉曼光子溫度傳感器系統(tǒng)的測(cè)溫精度[J]. 王瑋,周邦全,張?jiān)谛?吳孝彪,郭寧,余向東,王其良.  光學(xué)學(xué)報(bào). 1999(01)

博士論文
[1]基于受激布里淵散射效應(yīng)的高性能單通帶微波光子濾波器的研究[D]. 肖永川.吉林大學(xué) 2015
[2]基于鈮酸鋰調(diào)制器的微波光子信號(hào)處理技術(shù)與毫米波頻段ROF系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 李建強(qiáng).北京郵電大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于受激布里淵散射的光纖傳感技術(shù)的研究[D]. 張有迪.吉林大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3490305