基于φ-OTDR的高靈敏光纖振動傳感器的研究.pdf

1、由于分布式光纖傳感技術(shù)能實現(xiàn)大范圍測量場中分布式信息的提取，故其在目前的信息測量領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，如分布式應(yīng)力傳感器可用于堤壩、橋梁等大型公共設(shè)施的安全檢測；分布式溫度傳感器可用于大型變壓器、發(fā)電機組等的溫度測量；分布式振動傳感器可用于長距離、大范圍輸油管道泄漏檢測及重要區(qū)域的防入侵報警系統(tǒng)中。本課題主要致力于基于φ-OTDR的高靈敏分布式光纖振動傳感器的研究。
　　論文的主要工作是以φ-OTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)理論研究為出

2、發(fā)點，分析和探討了如何實現(xiàn)高精度、高靈敏度和多點檢測的φ-OTDR光纖振動傳感系統(tǒng)。論文首先綜述了基于不同原理的分布式光纖傳感系統(tǒng)的理論模型及研究現(xiàn)狀，闡述了研究φ-OTDR的分布式光纖傳感系統(tǒng)的科學(xué)意義及發(fā)展狀況。從后向瑞利散射現(xiàn)象出發(fā)，闡述了其發(fā)生機制，詳細敘述了 OTDR系統(tǒng)的工作原理，進而對φ-OTDR系統(tǒng)進行了理論分析，建立了其信號傳輸?shù)臄?shù)學(xué)模型，并重點討論了幾個φ-OTDR系統(tǒng)中的重要參數(shù)。
　　其次，分析討論了幾種基

3、于φ-OTDR的分布式光纖振動傳感系統(tǒng)的信號解調(diào)與提取方案，比較其優(yōu)缺點，并提出了一種新型的基于信號二維矩陣傅里葉變換的振動信號解調(diào)方法；在此基礎(chǔ)上，建立了基于φ-OTDR的分布式光纖振動傳感實驗系統(tǒng)，通過仿真分析和實驗驗證，對比多種信號處理方法的結(jié)果，利用信號二維矩陣傅里葉變換的方法，實現(xiàn)了對多點振動信號位置和頻率信息的同時提取，提高了系統(tǒng)信號處理效率；同時，在此方法的基礎(chǔ)上，通過對信號的去噪處理，實現(xiàn)了對振動信號的高靈敏度檢測。