基于偏振模耦合的分布式應(yīng)力傳感研究.pdf

1、分布式光纖傳感是一種以光纖為傳感介質(zhì)并獲取隨時(shí)間與空間分布信息的技術(shù)，其中基于光頻域反射（OFDR）并結(jié)合偏振模耦合的分布式應(yīng)力傳感系統(tǒng)具有較高的空間分辨率。本論文首先對(duì)保偏光纖耦合強(qiáng)度與應(yīng)力之間的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究；然后根據(jù)OFDR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析了系統(tǒng)性能參數(shù)與相位噪聲模型，并對(duì)系統(tǒng)中可調(diào)諧光源非線性效應(yīng)的影響進(jìn)行了研究；最后搭建了基于OFDR與偏振模耦合相結(jié)合的分布式應(yīng)力傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下：

2、r>　　1．根據(jù)彈光效應(yīng)與偏振模耦合理論對(duì)保偏光纖耦合強(qiáng)度隨應(yīng)力大小和角度的變化關(guān)系進(jìn)行了理論推導(dǎo)，得到了偏振耦合強(qiáng)度與應(yīng)力之間的解析式，并進(jìn)行了相應(yīng)的仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：當(dāng)應(yīng)力大小F一定時(shí)，保偏光纖耦合強(qiáng)度h隨應(yīng)力作用角度θ的變化呈現(xiàn)出以π/2為周期的正弦變化關(guān)系；當(dāng)應(yīng)力作用角度θ一定，且應(yīng)力大小F較小時(shí)，保偏光纖耦合強(qiáng)度h隨應(yīng)力大小F呈近似線性變化。
　　2．設(shè)計(jì)了基于M-Z干涉儀結(jié)構(gòu)的OFDR光路系統(tǒng)，并研究了系統(tǒng)

3、相位噪聲模型與可調(diào)諧光源非線性效應(yīng)的影響。深入分析了非均勻傅里葉變換、去斜濾波器、三次樣條插值等三種對(duì)光源非線性效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)乃惴?，并采用Labview軟件分別對(duì)三種補(bǔ)償算法進(jìn)行了模擬仿真，結(jié)果表明：三種補(bǔ)償方法均可實(shí)現(xiàn)對(duì)光源非線性效應(yīng)的補(bǔ)償。其中，三次樣條插值算法具有原理簡(jiǎn)單，運(yùn)算精度更高等優(yōu)點(diǎn)，更適合于OFDR系統(tǒng)可調(diào)諧光源非線性效應(yīng)的補(bǔ)償。
　　3．完成了基于OFDR的分布式應(yīng)力傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建與測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)