基于保偏光纖拍長測量的分布式傳感技術研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術的廣泛應用，迫切需要研究具有高靈敏度、超高空間分辨率（mm量級）的分布式光纖傳感器?；诠忸l域反射（Optical FrequencyDomain Reflectometry，OFDR）探測的傳感系統(tǒng)由于接收靈敏度高、空間分辨率與接收機帶寬成反比等顯著特點，成為光纖傳感領域新的研究熱點。
　　論文提出一種采用保偏光纖拍長測量，結合 OFDR系統(tǒng)探測，實現(xiàn)超高空間分辨率的分布式光纖壓力傳感方法。依據(jù)偏振耦合模理論建立

2、了保偏光纖拍長與外部壓力的關系模型，通過仿真分析和實驗研究了拍長與壓力的變化關系。在此基礎上，設計、制作了掃頻窄線寬光源，搭建了 OFDR系統(tǒng)，并進一步進行實驗驗證。主要內容如下：
　　1．基于彈光效應和偏振耦合模原理建立了外部壓力與保偏光纖拍長的關系模型，獲得了拍長隨外部壓力變化的計算式。采用Sagnac干涉保偏光纖拍長測量方法，通過理論仿真獲得了當外力大小一定時，保偏光纖的拍長隨著壓力作用角θ的改變呈現(xiàn)出以π為周期的正弦變化；

3、當作用角θ一定時，拍長隨壓力的變化表現(xiàn)為近似線性關系的結論。結論為傳感系統(tǒng)的研究奠定了基礎。
　　2．提出了一種基于混合Sagnac環(huán)測拍長的壓力測試方法。設計制作壓力施加裝置，對該方法進行壓力測試實驗驗證。實驗結果與理論分析一致。
　　3．依據(jù)光外差探測原理，研究了保偏光纖拍長測量結合OFDR系統(tǒng)探測的光纖壓力傳感原理、系統(tǒng)組成。通過仿真分析，在理論上提出了一種能夠實現(xiàn)壓力高分辨率定位與定量測量的分布式光纖壓力傳感器。