超長距離相敏光時域反射儀實驗與應(yīng)用研究.pdf

1、同時利用光纖作為傳感與傳輸介質(zhì)的分布式光纖傳感器(DOFS)與其他傳感器相比，具有抗電磁干擾、大范圍和長距離測量、抗腐蝕等優(yōu)點，被廣泛研究和報道。本文研究的相敏光時域反射儀(Φ-OTDR)與其他分布式光纖傳感系統(tǒng)相比，具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。與傳統(tǒng)的OTDR結(jié)構(gòu)相似，不同的是通過注入高度相干的脈沖光，并探測光纖各部分的后向瑞利散射光在探測器處的干涉光。實驗證明Φ-OTDR系統(tǒng)能探測更微弱的擾動，可以應(yīng)用于油氣輸送管

2、道、國境邊線、軍事基地等重要領(lǐng)域的安防監(jiān)測。
　　目前國內(nèi)外對Φ-OTDR系統(tǒng)的研究主要集中在提高系統(tǒng)分辨率和延長傳感距離。本文研究了基于EDFA和分布式光纖拉曼放大器混合放大的Φ-OTDR系統(tǒng)，利用雙向拉曼泵浦對探測光進(jìn)行拉曼放大，補(bǔ)償了探測光的傳輸損耗，并均衡了探測光的功率分布，延長了系統(tǒng)的傳感距離，實現(xiàn)了超長距離的Φ-OTDR系統(tǒng)。
　　本課題主要從延長系統(tǒng)傳感距離、開發(fā)系統(tǒng)軟件、硬件儀器化和現(xiàn)場應(yīng)用研究等幾個方面開展

3、了工作，完成了以下具體工作：
　　(1)總結(jié)了分布式光纖傳感技術(shù)及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，尤其是基于Φ-OTDR技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)，并基于Φ-OTDR的傳感原理，理論分析了影響傳感系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素，同時介紹了目前常用的光放大器及其技術(shù)原理；
　　(2)搭建了一個基于EDFA放大和聲光調(diào)制的Φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)，在20 km的傳感距離上獲得了20 m的空間分辨率；
　　(3)對分布式光纖拉曼放大理論進(jìn)行了數(shù)值仿

4、真，并分別基于一階和二階光纖拉曼放大搭建了Φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)，實現(xiàn)了74 km和84 km的傳感距離，為目前報道的Φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)最長傳感距離；
　　(4)基于VC++、MFC設(shè)計并開發(fā)了具有菜單視圖結(jié)構(gòu)的超長距離相敏光時域反射儀系統(tǒng)軟件，并采用了MSSQL Server管理報警日志數(shù)據(jù)庫；
　　(5)完成系統(tǒng)硬件儀器化工作，使其成為一套可實用的工程樣機(jī)，并基于該樣機(jī)進(jìn)行了室外現(xiàn)場應(yīng)用研究，研究了傳