基于偏振檢測的分布式光纖振動傳感研究.pdf

1、光纖傳感技術是伴隨著光通信技術的發(fā)展而逐步形成的，具有一系列獨特的優(yōu)點，如靈敏度高、絕緣性好、體積小、重量輕，優(yōu)良的抗電磁干擾性能和便于工業(yè)安裝等，廣泛應用于橋梁、大壩、地礦、油氣管線等重要區(qū)域的結構損傷評估、裂縫、應變檢測、安防預警等領域。分布式光纖傳感系統(tǒng)集信息的采集與傳輸于一體，可以在同一根光纖上實現(xiàn)無傳感盲區(qū)的連續(xù)傳感，特別適合長距離監(jiān)測，尤其在油氣管道安全監(jiān)測系統(tǒng)中，具有極為廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。
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2、在分析威脅管道安全的典型破壞行為特征基礎上，提出了基于偏振檢測的分布式光纖振動傳感方案，利用法拉第旋光鏡(FRM)保證了該系統(tǒng)僅響應由于振動等造成的傳輸光偏振態(tài)的快速改變，消除了偏振態(tài)隨機的慢變干擾，并通過分析反射回來的傳感信號，利用其時間信息對偏振變化點進行定位，可以快速、有效地監(jiān)測光纖沿線上的擾動信息，并完成了相應的實驗。本論文的主要工作如下：
　　 (1)研究分布式光纖傳感器在國內外的研究現(xiàn)狀，分析基于光時域反射(OTDR

3、)結構、基于干涉結構的幾種常見的分布式光纖振動傳感技術，并進行比較，提出了基于光偏振態(tài)檢測的分布式光纖振動傳感方案；
　　 (2)分析典型油氣管道破壞行為的特性及這些破壞行為引起的振動信號的傳播機理，并分析振動信號對于傳輸光纖中偏振態(tài)的影響。利用瓊斯矩陣理論分析傳輸過程中光偏振態(tài)的演化情況，說明了法拉第旋光鏡的使用可以有效克服光偏振態(tài)的緩慢隨機變化，僅響應快速變化，并利用互功率譜相關分析法得到振動信號和傳感信號的時間差，定位出擾