基于直線型Sagnac的分布式光纖振動檢測定位系統(tǒng).pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)具有長距離、耐腐蝕、抗電磁干擾等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于周界安防、管道監(jiān)測、橋梁建筑、大壩防護(hù)等領(lǐng)域，主要測量對象包括有振動、溫度、應(yīng)力等。其中振動測量在許多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用需求，如在周界安防中，通常采用人工巡邏或者電子攝像頭的方式，對外界入侵行為進(jìn)行預(yù)判。然而，隨著周界安防距離的增加，傳統(tǒng)的檢測手段所耗費的人力成本將顯著提高，因此迫切需要一種可滿足長距離周界安防預(yù)警的振動檢測系統(tǒng)。此外管道輸送領(lǐng)域中，所需的輸送管道動輒

2、可達(dá)成百上千公里，并且管道埋藏在距離地表數(shù)米的地下，距離的增加和地下的鋪設(shè)方式使得人工巡檢存在成本高、效率低以及可靠性差等弊端。分布式光纖振動檢測技術(shù)則因其具備價格低、效率高、性能好等眾多優(yōu)點，已成為長距離安全監(jiān)測的首選方案，顯著節(jié)省了人工成本并提高了檢測效率。
　　本文設(shè)計了一種基于直線型Sagnac的分布式光纖振動檢測定位系統(tǒng)，通過光纖實現(xiàn)對振動信號的感知、采集和顯示，設(shè)計了用于振動模擬的嵌入式相位調(diào)制模塊，并開發(fā)了LabVI

3、EW上位機(jī)檢測軟件，實現(xiàn)對振動信號的實時檢測與顯示。同時借助振動信號頻譜中的多級零頻點特性，提出了一種用于系統(tǒng)優(yōu)化的多級零頻點定位算法。本文主要進(jìn)行了以下方面的研究：
　?。?）研究直線型Sagnac分布式光纖振動檢測定位系統(tǒng)的傳感機(jī)理，建立外界振動信號檢測的理論模型。
　?。?）搭建直線型Sagnac分布式光纖振動檢測定位系統(tǒng)，分析振動檢測方法與定位原理。
　?。?）針對傳統(tǒng)振動激勵方法所存在的問題，將嵌入式技術(shù)與壓

4、電陶瓷技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計出一種用于振動模擬的嵌入式相位調(diào)制模塊，實現(xiàn)對傳感系統(tǒng)的調(diào)試與標(biāo)定。
　?。?）設(shè)計出 LabVIEW上位機(jī)數(shù)據(jù)采集軟件，選擇高速數(shù)據(jù)采集卡，設(shè)計采集卡底層驅(qū)動和用戶操作界面，實現(xiàn)對振動信號的實時采集。
　?。?）分析傳統(tǒng)直線型Sagnac振動傳感系統(tǒng)的定位理論及算法，針對傳統(tǒng)定位算法誤差較大的問題，提出將多級零頻點用于定位的優(yōu)化方法，并通過實驗驗證得出，合理使用多級零頻點能夠提升系統(tǒng)的定位精度。