分布式布里淵光纖傳感技術(shù)以連續(xù)無盲區(qū)、傳感點數(shù)多、測量距離長等優(yōu)勢,在大型基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、地質(zhì)地球物理研究等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。但由于傳感機理的限制,傳統(tǒng)的分布式布里淵光纖傳感技術(shù)存在測量時間長(分鐘量級)和空間分辨率低(米級)的問題,其應(yīng)用領(lǐng)域和實用價值受到嚴重地制約。因此,如何提升測量速率和空間分辨率是分布式布里淵傳感技術(shù)的研究難點與熱點問題。本論文開展高速和高空間分辨率的分布式光纖傳感技術(shù)的研究工作,以實現(xiàn)測量時間短至微秒量級,空間分辨率高達毫米量級的高性能分布式傳感。在高速布里淵傳感技術(shù)方面,針對傳統(tǒng)布里淵增益單側(cè)斜坡帶寬較窄的問題,本論文提出了基于布里淵相移-增益比的快速分布式光纖傳感技術(shù),利用布里淵相移和增益之比實現(xiàn)對布里淵頻移的測量。該布里淵相移-增益比的斜坡較傳統(tǒng)的增益斜坡具有更大的可用帶寬。在30 ns方波泵浦脈沖光條件下,布里淵相移-增益比的斜坡具有200 MHz的可用帶寬,為傳統(tǒng)增益斜坡帶寬(48MHz)的四倍多,實現(xiàn)了最大為2467με的動態(tài)應(yīng)變測量,測量采樣率最高達101 k Hz。在此基礎(chǔ)上,進一步提出多斜坡輔助的傳感技術(shù),利用捷變頻調(diào)制構(gòu)建多個首...

【文章頁數(shù)】：133 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 分布式布里淵光纖傳感技術(shù)的快速測量研究現(xiàn)狀
        1.2.1 正交偏振降噪技術(shù)
        1.2.2 光學(xué)捷變頻技術(shù)
        1.2.3 斜坡輔助技術(shù)
        1.2.4 光學(xué)頻率梳技術(shù)
        1.2.5 快速測量技術(shù)的對比分析
    1.3 分布式布里淵光纖傳感技術(shù)的高空間分辨率研究現(xiàn)狀
        1.3.1 特殊脈沖技術(shù)
        1.3.2 算法解調(diào)技術(shù)
        1.3.3 高空間分辨率方案的對比分析
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 基于矢量受激布里淵散射的快速分布式測量技術(shù)研究
    2.1 引言
    2.2 布里淵光時域分析技術(shù)的傳感原理
        2.2.1 BOTDA的基本原理
        2.2.2 BOTDA快速測量的限制因素
    2.3 布里淵相移-增益比斜坡的原理
    2.4 結(jié)合捷變頻調(diào)制的斜坡輔助型 BOTDA 系統(tǒng)
    2.5 實驗裝置
    2.6 實驗結(jié)果與討論
        2.6.1 布里淵相移-增益比的靜態(tài)測量
        2.6.2 斜坡輔助型BOTDA的振動測量
    2.7 本章小結(jié)
第3章 基于光學(xué)啁啾鏈的超快分布式測量技術(shù)研究
    3.1 引言
    3.2 光學(xué)啁啾鏈型BOTDA的原理
    3.3 光學(xué)啁啾鏈型BOTDA的仿真分析
    3.4 實驗裝置
    3.5 實驗結(jié)果及討論
        3.5.1 靜態(tài)測量和二次相關(guān)算法
        3.5.2 基于光學(xué)啁啾鏈BOTDA的快速振動測量
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于上升沿解調(diào)算法的高空間分辨率分布式測量技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 傳統(tǒng) BOTDA 空間分辨率的影響因素
    4.3 上升沿解調(diào)算法的原理
    4.4 實驗裝置
    4.5 實驗結(jié)果及討論
        4.5.1 疊加效應(yīng)的驗證
        4.5.2 上升沿解調(diào)算法的驗證
        4.5.3 毫米量級空間分辨率的驗證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 基于相移布里淵動態(tài)光柵的高空間分辨?zhèn)鞲袡C制研究
    5.1 引言
    5.2 相移布里淵動態(tài)光柵的基本原理
    5.3 相移布里淵動態(tài)光柵的仿真分析
        5.3.1 瞬態(tài)型相移布里淵動態(tài)光柵
        5.3.2 增強型相移布里淵動態(tài)光柵
    5.4 實驗裝置
    5.5 實驗的結(jié)果及討論
        5.5.1 高空間分辨率的分布式雙折射測量
        5.5.2 相移布里淵動態(tài)光柵反射信號的測量
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3794809