基于强度调制相位编码的布里渊光相关域分析技术研究

发布时间：2022-01-27 07:15

　　近年来,随着我国土木工程建设和基础设施建设等领域的快速发展,人们对铁路、桥梁、隧道、建筑物等的结构健康监测的需求不断增大。而光纤传感器由于其具有体积小、重量轻、抗恶劣环境侵蚀、抗电磁干扰等优点得到了人们的青睐。其中,布里渊光相关域分析（BOCDA）技术的空间分辨率可以免受声子寿命的限制,具有很高的空间分辨率,其中相位调制BOCDA技术的空间分辨率能达到厘米量级。但相位调制BOCDA技术的空间分辨率受限于调制器件的带宽和输出能力,难以进一步提高。针对这一问题,本文提出了基于强度调制相位编码的BOCDA方法,该方法可以降低调制器件对空间分辨率的限制,从而实现更高空间分辨率传感。本文的主要研究内容如下:（1）在受激布里渊散射（SBS）的耦合波方程的基础上,建立了相位编码型BOCDA的理论仿真模型,引用了移动坐标法这一高运算效率的离散化方法,并与常用的时间隐式格式和空间后向差分法所需的仿真时间进行了对比。然后用移动坐标法对相位编码型BOCDA的理论仿真模型进行了离散化求解。（2）仿真分析了相位调制BOCDA系统和强度调制BOCDA系统中调制信号的带宽和调制深度对非相关峰处的声场的抑制效果的影响... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

布里渊echo分布式传感技术的原理

声波场重建而产生的影响，最终在5 km 长的待测光纤中达到了 5 cm 的空间分辨]。其传感原理如图 1-2 所示。图 1-2 布里渊echo 分布式传感技术的原理[8]2008 年，鲍晓毅教授小组提出了基于差分脉冲对的BOTDA（DPP-BOTDA），将两个脉冲宽度相差很小的泵浦脉冲光先后注入待测光纤中，空间分辨率由这泵浦脉冲光的脉宽差来决定，在实验中用 50 ns/49 ns 的脉冲对在 1 km 长的待测中实现了0.18 m 的空间分辨率，用20 ns 和 19 ns 实现了 0.15 m 的空间分辨率[9]得的50 ns 脉宽的传统的 BOTDA 技术和 50 ns/49 ns 脉冲对的 技术测光纤上不同位置的三维BGS 如图 1-3 所示。

图 1-4 拟合出的76℃热区附近的BFS[11]，Alejnndro Domingucz-Lopcz 等人用脉冲宽度分为别26.4 nP-BOTDA系统在长度为10 km 的待测光纤中达到了 1 cm 的结果如图 1-5 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]布里渊分布式传感的空间分辨率及标定方法[J]. 崔何亮,张丹,施斌.  浙江大学学报(工学版). 2013(07)

博士论文
[1]光纤中基于受激布里渊散射慢光效应的光延迟技术研究[D]. 巴德欣.哈尔滨工业大学 2013

硕士论文
[1]基于光学捷变频的动态分布式布里渊光纤传感技术研究[D]. 王本章.哈尔滨工业大学 2016



本文编号：3612025