基于φ-OTDR的高靈敏光纖振動(dòng)傳感器的研究.pdf

1、由于分布式光纖傳感技術(shù)能實(shí)現(xiàn)大范圍測(cè)量場(chǎng)中分布式信息的提取，故其在目前的信息測(cè)量領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，如分布式應(yīng)力傳感器可用于堤壩、橋梁等大型公共設(shè)施的安全檢測(cè)；分布式溫度傳感器可用于大型變壓器、發(fā)電機(jī)組等的溫度測(cè)量；分布式振動(dòng)傳感器可用于長(zhǎng)距離、大范圍輸油管道泄漏檢測(cè)及重要區(qū)域的防入侵報(bào)警系統(tǒng)中。本課題主要致力于基于φ-OTDR的高靈敏分布式光纖振動(dòng)傳感器的研究。
　　論文的主要工作是以φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)理論研究為出

2、發(fā)點(diǎn)，分析和探討了如何實(shí)現(xiàn)高精度、高靈敏度和多點(diǎn)檢測(cè)的φ-OTDR光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)。論文首先綜述了基于不同原理的分布式光纖傳感系統(tǒng)的理論模型及研究現(xiàn)狀，闡述了研究φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)的科學(xué)意義及發(fā)展?fàn)顩r。從后向瑞利散射現(xiàn)象出發(fā)，闡述了其發(fā)生機(jī)制，詳細(xì)敘述了 OTDR系統(tǒng)的工作原理，進(jìn)而對(duì)φ-OTDR系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析，建立了其信號(hào)傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，并重點(diǎn)討論了幾個(gè)φ-OTDR系統(tǒng)中的重要參數(shù)。
　　其次，分析討論了幾種基

3、于φ-OTDR的分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)的信號(hào)解調(diào)與提取方案，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種新型的基于信號(hào)二維矩陣傅里葉變換的振動(dòng)信號(hào)解調(diào)方法；在此基礎(chǔ)上，建立了基于φ-OTDR的分布式光纖振動(dòng)傳感實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)比多種信號(hào)處理方法的結(jié)果，利用信號(hào)二維矩陣傅里葉變換的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多點(diǎn)振動(dòng)信號(hào)位置和頻率信息的同時(shí)提取，提高了系統(tǒng)信號(hào)處理效率；同時(shí)，在此方法的基礎(chǔ)上，通過對(duì)信號(hào)的去噪處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)振動(dòng)信號(hào)的高靈敏度檢測(cè)。