布里淵散射分布式光纖傳感器的理論分析和相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、大型基礎(chǔ)工程如地下隧道、高架橋、跨江橋、江河堤和水利樞紐等構(gòu)筑物，它們的使用期長達(dá)幾十年甚至上百年，對它們進(jìn)行健康監(jiān)測的概念很早就提出了。這些大型建筑物在各種荷載和外部環(huán)境作用下會發(fā)生不同程度的變形，但由于這些變形在早期很微弱，具有①范圍大、距離長；②監(jiān)測部位隱蔽,不便于量測，或者根本無法量測；③實時性；④分布式等特點(diǎn)，致使傳統(tǒng)監(jiān)測手段難以勝任。
　　為了實現(xiàn)對溫度和應(yīng)變等的分布式光纖傳感，本文對目前研究較為廣泛的各種分布式光纖傳

2、感技術(shù)，特別是基于布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)（簡稱BOTDR）的發(fā)展及研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的論述。同時結(jié)合本課題的研究重點(diǎn)，對光纖中自發(fā)布里淵散射理論及其對溫度/應(yīng)變的傳感機(jī)理進(jìn)行了較深入的理論分析。在此基礎(chǔ)上，提出了一種有效可行的基于布里淵散射的分布式光纖溫度/應(yīng)變傳感系統(tǒng)——相干自外差的布里淵散射分布式光纖傳感系統(tǒng)，并完成了部分實驗研究。
　　與其他的BOTDR系統(tǒng)分別使用兩臺激光器不同，自相干外差的布里淵散射分布式光纖

3、傳感系統(tǒng)采用一臺激光器，經(jīng)耦合器分為兩路光束——探測光和參考光束。同時在探測光路中引入一個光移頻環(huán)路，使探測光移頻后再經(jīng)光纖中布里淵頻移，其后向布里淵散射光頻率與參考光束大致相當(dāng)，可進(jìn)行相干自外差探測，大大提高了系統(tǒng)的探測靈敏度以及系統(tǒng)的信噪比。在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上，本文討論分析了相干自外差探測系統(tǒng)以及該BOTDR系統(tǒng)的動態(tài)范圍、空間分辨率、最小可探測溫度/應(yīng)變變化量等重要性能參數(shù)。基于聲光移頻環(huán)路的重要性，本文還重點(diǎn)對聲光移頻的機(jī)理及聲光移