光纖光柵傳感OFDR解調(diào)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵傳感因波長(zhǎng)編碼、測(cè)量范圍廣、抗電磁干擾、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、耐腐蝕，尤其是能陣列復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，在工程結(jié)構(gòu)、石油化工、電力系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，是目前最為成熟的光纖傳感器。但受光源譜寬與傳感器帶寬的限制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高密度傳感器陣列復(fù)用。將光頻域反射計(jì)（OFDR）技術(shù)應(yīng)用于光纖光柵傳感解調(diào)是實(shí)現(xiàn)高密度陣列復(fù)用最為有效的方法。針對(duì)高密度光纖光柵傳感系統(tǒng)，論文主要對(duì)OFDR的光源特性、光路結(jié)構(gòu)及解調(diào)算法中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。

2、
　　論文主要研究工作如下：
　　1.闡述了OFDR的基本原理，推導(dǎo)了OFDR的理論模型，對(duì)影響其動(dòng)態(tài)范圍、空間分辨率的各種因素進(jìn)行了分析和討論。建立了相位噪聲理論模型，仿真分析了其在不同的光源相干長(zhǎng)度和連接器反射率下對(duì)拍頻信號(hào)的影響。進(jìn)一步討論了OFDR系統(tǒng)抑制光譜偏振衰落的方法。
　　2．開(kāi)展了光纖光柵傳感系統(tǒng)OFDR解調(diào)算法設(shè)計(jì)與特性分析。對(duì)影響拍頻信號(hào)的非線性調(diào)諧效應(yīng)進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其補(bǔ)償方法。通過(guò)理論推導(dǎo)

3、，討論了輔助干涉儀觸發(fā)采樣法中調(diào)諧光源掃頻速率與光路時(shí)延間的匹配條件。
　　3．仿真分析驗(yàn)證了非均勻傅里葉變換（NUFFT）和三次樣條插值算法能夠消除非線性調(diào)諧效應(yīng)，改善系統(tǒng)空間分辨率，并提出采用加漢明（hamming）窗FFT的三次樣條插值法，減小信號(hào)能量的擴(kuò)散，進(jìn)一步提高系統(tǒng)空間分辨率。
　　4．開(kāi)展了高密度光纖光柵傳感OFDR解調(diào)實(shí)驗(yàn)。一方面，編寫了基于NUFFT和加窗三次樣條插值補(bǔ)償算法的信號(hào)處理軟件，實(shí)現(xiàn)空間分辨率