發(fā)布時間：2021-11-12 05:54

　　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、體積小、耐高壓、耐腐蝕、電絕緣性能好、成本低等獨特優(yōu)勢,得到了越來越多研究者的垂青。光纖傳感器通常會掩蓋鋪設于被測物的內部或表面,可以實現(xiàn)對參數變化的實時監(jiān)測,適用于結構健康監(jiān)測和災害的預警,也能適應人類社會大范圍網絡化和智能化的發(fā)展需求。它完全克服了點式傳感器難以全方位監(jiān)測被測場的缺陷,而且具有傳統(tǒng)的傳感器所不具備的優(yōu)勢,因而在能源、電力、航空航天、建筑、通信、交通、安防、軍事等諸多領域的故障診斷及事故預警中展現(xiàn)出十分誘人的應用前景。光纖傳感的基本工作原理即在受到應力、溫度等外界環(huán)境因素的影響時,光波容易受到這些外在因素的影響（場或量的調制）,導致其特性參數如強度,相位,頻率,極化方式等會發(fā)生相應變化,通過檢測這些變化的量,就可以解調獲得外界被測溫度或應變信息的變化情況,從而實現(xiàn)傳感。而基于受激布里淵散射光時域分析技術（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受到外部溫度或應變影響時產生頻移變... 

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

【文章頁數】：114 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

典型的自發(fā)散射示意圖

第一章緒論11基于拉曼散射光時域反射技術的全分布式光纖傳感系統(tǒng)結構圖如圖1.5所示。圖1.5拉曼散射全分布式光纖傳感器結構圖在拉曼散射全分布式光纖傳感系統(tǒng)中，激光器產生的脈沖激光通過雙向耦合器一路進入傳感光纖發(fā)生反應，光纖中產生的背向拉曼散射光經過耦合器、波分復用設備，分成兩束光，分別為反斯托克斯光和斯托克斯光，分別通過光電探測器后轉換成電信號，各自放大后進入計算機處理，實現(xiàn)溫度解調和數據存儲分析，從而實現(xiàn)全分布式溫度測量[37]。上個世紀八十年代，Hartog和Dakin發(fā)明了基于拉曼散射效應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促進作用[38-52]。1.2.3基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術20世紀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，人們發(fā)現(xiàn)了該布里淵散射效應與溫度和應變存在著某種相關性，對于該現(xiàn)象效應的應用從只測量光纖本身參數逐漸轉變?yōu)閷ν饨鐪囟然蛘邞兪录臋z測，這種基于布里淵散射的光纖傳感系統(tǒng)才被作為一

吉林大學博士學位論文12種重要的傳感技術得到科研工作者的重視[54-57]。目前基于布里淵散射效應的分布式光纖傳感技術主要分為四類：（1）基于BOTDR技術的分布式光纖傳感技術基于布里淵光時域反射（Brillouinopticaltimedomainreflection，BOTDR）技術的分布式光纖傳感系統(tǒng)是利用自發(fā)布里淵散射效應來實現(xiàn)對外界溫度或應變的檢測，它是一種單端入射的布里淵傳感系統(tǒng)，其系統(tǒng)結構如圖1.6所示。激光器發(fā)出頻率為0的連續(xù)光通過外調制技術形成探測脈沖光，脈沖光通過環(huán)形器后進入傳感光纖，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)布里淵散射光信號沿著傳感光纖返回環(huán)形器，經過環(huán)形接口輸出至光電探測設備，最終將攜帶有傳感信息的電信號送入計算機信號檢測和處理系統(tǒng)進行處理，對于數據采集系統(tǒng)采集得到的不同位置處的布里淵散射信號進行洛倫茲擬合，便可以得到沿著光纖距離上的布里淵頻移分布情況。根據布里淵頻移量與溫度或應變的線性關系便可實現(xiàn)監(jiān)測[58-60]，通過BOTDR技術實現(xiàn)傳感定位。圖1.6基于BOTDR技術的光纖傳感系統(tǒng)結構圖在基于BOTDR技術的分布式光纖傳感系統(tǒng)中，信號的檢測和處理主要有兩種方法：一種是直接探測法，另一種是相干探測法。我們把采用直接探測法來處理BOTDR系統(tǒng)信號稱之為直接探測型BOTDR，把采用相干探測法來處

【參考文獻】：
期刊論文
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[7]史坦無偏似然估計原理產生閾值對人體胸壁微動信號的“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)
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博士論文
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[2]基于鈮酸鋰調制器的微波光子信號處理技術與毫米波頻段ROF系統(tǒng)設計[D]. 李建強.北京郵電大學 2009

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



本文編號：3490305