數(shù)字信號處理對分布式光纖傳感系統(tǒng)性能提升的研究.pdf

1、本文主要論述的是數(shù)字信號處理對分布式光纖傳感系統(tǒng)性能提升的研究，本文研究的分布式光纖傳感系統(tǒng)包括相位解調(diào)的相位敏感光時域反射儀(Phase Sensitive Optical Time Domain Reflectometry,Φ-OTDR)、相干光時域反射儀(Coherent Optical Time Domain Reflectometry,COTDR)和布里淵光時域分析儀(Brillouin Optical Time Domain

2、Analysis,BOTDA)。并且，在這三種不同的分布式傳感系統(tǒng)中使用的方法和手段也不盡相同。
　　在相位解調(diào)的Φ-OTDR系統(tǒng)中，構(gòu)建由微元散射模型、光學(xué)I/Q解調(diào)及相位解調(diào)算法組合的系統(tǒng)模型，并借用數(shù)值仿真技術(shù)進行模擬仿真。最終，成功地解調(diào)出施加在普通單模光纖上的應(yīng)變信息。為了提高解調(diào)的應(yīng)變信號的信噪比，本文作者提出了平均相位估計相位增強算法，并在光源線寬對相位解調(diào)的Φ-OTDR系統(tǒng)性能影響的研究中得到了應(yīng)用。無論是直接兩點

3、相位差，還是平均相位估計相位增強算法，都得出了一致的結(jié)論，即隨著光源線寬的增加，解調(diào)信號的質(zhì)量不斷下降。另外還得到結(jié)論是，平均相位估計相位增強算法解調(diào)的信號的質(zhì)量比直接兩點相位差的要好。本文作者還編寫了基于Labview的實時相位解調(diào)的Φ-OTDR系統(tǒng)軟件，并進行了壓電陶瓷實驗研究。獲得的結(jié)論如下，在一定響應(yīng)頻率、響應(yīng)幅度范圍內(nèi)，其頻率響應(yīng)值近似相等，幅度響應(yīng)保持了較好的線性特性。
　　本文在COTDR的研究中，建立COTDR系統(tǒng)

4、相應(yīng)的模型，應(yīng)用互相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法，實現(xiàn)了對COTDR的模擬仿真。本文作者還提出了改進型互相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法，而且該改進型互相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法具有明顯的優(yōu)勢。即當(dāng)兩種數(shù)據(jù)處理算法同時處理同一實驗數(shù)據(jù)時，改進型互相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法可將COTDR的量程擴大近2倍。在實驗部分，本文作者編寫了基于Labview的改進型互相關(guān)數(shù)據(jù)處理算法的COTDR系統(tǒng)軟件，并獲得了驗證性的實驗結(jié)果。
　　本文作者在BOTDA的研究中進行了實驗研究，將數(shù)字圖像處