若干相位載波技術(shù)的全光纖分布式傳感系統(tǒng)及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著社會的高度發(fā)展,人們對于安全防護的需求越來越高。特別是用于高安全場所的安全防范系統(tǒng),一方面面臨著復(fù)雜自然環(huán)境的考驗,要做到不受任何天氣、地形及其他環(huán)境因素的影響；另一方面隨著安全防范范圍的擴大,犯罪手段的現(xiàn)代化,更需要全方位大范圍的安全防范手段和系統(tǒng),同時盡可能的減低人為操作失誤因素帶來的損失。
　　 在這種背景下,分布式光纖定位傳感器做為一種全新的分布式安全防護技術(shù)開始被研究。由于光纖的工作頻帶寬,易于感應(yīng)被測量,靈敏度高

2、,響應(yīng)快,動態(tài)范圍大,傳輸損耗低,因此為實現(xiàn)長距離多參量的監(jiān)測提供了可能,同時光纖易彎曲、抗電磁干擾、抗腐蝕、抗輻射等特點,特別適合在易燃、易爆、空間受限制及強電磁干擾的惡劣環(huán)境下使用。
　　 基于現(xiàn)有的全光纖分布式定位系統(tǒng)研究,本文提出了一種全新的、基于相位載波解調(diào)技術(shù)增加感應(yīng)光纖長度的全光纖分布式干涉定位系統(tǒng),并針對該系統(tǒng)的穩(wěn)定性做了一定的研究。通過模擬實驗,本文驗證了該系統(tǒng)的定位功能,并證明了系統(tǒng)在提高偏振態(tài)穩(wěn)定性方面的功

3、能。
　　 本文的具體工作包括以下幾個方面:
　　 利用激光器、相位調(diào)制器、耦合器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、光探測器和光纖等器件構(gòu)造出雙干涉光路的全光纖分布式相位載波振動傳感系統(tǒng)。具體推導(dǎo)了系統(tǒng)的工作原理:當振動信號施加于光纖時,振動的作用導(dǎo)致光纖的長度和折射率發(fā)生了變化,從而引起感應(yīng)光纖中傳輸光的相位的改變。通過干涉光路使光相位的改變轉(zhuǎn)換為光強的變化。利用軟件技術(shù)對相位差進行還原后,可以提取出振動信號的頻譜特性,利用頻域上疊加的

4、振動譜呈現(xiàn)出的一系列周期性的極值點,可以對振動信號進行定位。通過相位載波技術(shù),在兩路感應(yīng)光纖上加載不同的載波頻率,再在信號接收端將兩路信號分別解調(diào),實現(xiàn)單光路結(jié)構(gòu)同時監(jiān)測雙倍長度的感應(yīng)光纖。
　　 此外,本文還對系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了理論分析,證明了通過使用法拉第旋轉(zhuǎn)鏡代替常用的鍍膜反射鏡作為光反射端使用可使系統(tǒng)的偏振態(tài)不敏感,信號穩(wěn)定性大大提高。
　　 在對系統(tǒng)的工作原理及其穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上,通過模擬信號實驗和踩踏信號實