基于直線型Sagnac的分布式光纖振動(dòng)檢測(cè)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(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于周界安防、管道監(jiān)測(cè)、橋梁建筑、大壩防護(hù)等領(lǐng)域，主要測(cè)量對(duì)象包括有振動(dòng)、溫度、應(yīng)力等。其中振動(dòng)測(cè)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(duì)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(cè)手段所耗費(fèi)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(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。此外管道輸送領(lǐng)域中，所需的輸送管道動(dòng)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(dòng)檢測(cè)技術(shù)則因其具備價(jià)格低、效率高、性能好等眾多優(yōu)點(diǎn)，已成為長距離安全監(jiān)測(cè)的首選方案，顯著節(jié)省了人工成本并提高了檢測(cè)效率。
　　本文設(shè)計(jì)了一種基于直線型Sagnac的分布式光纖振動(dòng)檢測(cè)定位系統(tǒng)，通過光纖實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的感知、采集和顯示，設(shè)計(jì)了用于振動(dòng)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(cè)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示。同時(shí)借助振動(dòng)信號(hào)頻譜中的多級(jí)零頻點(diǎn)特性，提出了一種用于系統(tǒng)優(yōu)化的多級(jí)零頻點(diǎn)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(dòng)檢測(cè)定位系統(tǒng)的傳感機(jī)理，建立外界振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的理論模型。
　　（2）搭建直線型Sagnac分布式光纖振動(dòng)檢測(cè)定位系統(tǒng)，分析振動(dòng)檢測(cè)方法與定位原理。
　?。?）針對(duì)傳統(tǒng)振動(dòng)激勵(lì)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(jì)出一種用于振動(dòng)模擬的嵌入式相位調(diào)制模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感系統(tǒng)的調(diào)試與標(biāo)定。
　?。?）設(shè)計(jì)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(jì)采集卡底層驅(qū)動(dòng)和用戶操作界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)采集。
　?。?）分析傳統(tǒng)直線型Sagnac振動(dòng)傳感系統(tǒng)的定位理論及算法，針對(duì)傳統(tǒng)定位算法誤差較大的問題，提出將多級(jí)零頻點(diǎn)用于定位的優(yōu)化方法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出，合理使用多級(jí)零頻點(diǎn)能夠提升系統(tǒng)的定位精度。