基于新型放大/接收技术的长距离分布式光纤传感

发布时间：2023-04-07 22:06

　　长距离分布式光纤传感系统在周界安防、电力设施、输油管道等结构安全健康监测领域具有十分重要的作用。因此,关于分布式光纤传感系统关键技术问题的研究刻不容缓。本课题主要采用新型的放大技术和接收技术应用于长距离分布式光纤传感系统。从Φ-OTDR和BOTDA系统的传感机制和性能指标出发,分别采用布里渊放大方式和平衡探测技术,提高系统的传感性能;完成了理论模型仿真和实验设计;并参与研制光纤分布式传感系统样机。具体完成的工作内容如下:(1)总结了分布式光纤传感技术及研究现状,详细的阐述Φ-OTDR及BOTDA传感机理,给出了影响传感系统的性能参数;介绍了目前常用的光放大技术、光接收技术的原理及应用场景。(2)从平衡探测的原理出发,对基于平衡探测技术的BOTDA系统展开研究;采用光纤环路结构,充分利用平衡探测技术的优势,仅使用传统的一阶拉曼放大方式,实现了空间分辨率为8m,温度测量精度为1.2°C,光纤总长约200km的超长距离BOTDA传感系统;同时探讨了不同的光源波长设置下,边带抑制比对BOTDA系统性能的影响。(3)提出采用新型的布里渊放大技术应用于Φ-OTDR系统,建立基于背向泵浦的布里渊放大...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 分布式光纤传感技术分类及研究进展
        1.2.1 基于干涉仪型的分布式光纤传感系统
        1.2.2 基于散射型的分布式光纤传感技术
    1.3 课题意义及主要研究内容
        1.3.1 课题的意义
        1.3.2 工作内容
第二章 Φ-OTDR和BOTDA理论基础及其关键技术
    2.1 相敏光时域反射仪（Φ-OTDR）传感机理
    2.2 Φ-OTDR系统的性能参数
        2.2.1 传感距离
        2.2.2 空间分辨率
        2.2.3 响应频率
        2.2.4 信噪比
    2.3 布里渊光时域分析仪（BOTDA）传感机理
        2.3.1 布里渊增益谱
        2.3.2 BOTDA测量原理
    2.4 BOTDA主要性能指标
        2.4.1 动态范围
        2.4.2 空间分辨率
        2.4.3 温度/应变测量精度
        2.4.4 测量时间
    2.5 分布式光纤传感系统的关键技术
        2.5.1 光放大技术
        2.5.2 光接收技术
    2.6 本章小结
第三章 基于平衡探测的超长距离BOTDA系统
    3.1 平衡探测的原理
    3.2 BOTDA输运过程
    3.3 BOTDA实验装置
    3.4 基于平衡探测BOTDA系统的温度实验
    3.5 滤波器对准问题的分析
    3.6 BOTDA工程应用
        3.6.1 BOTDA系统结构
        3.6.2 集成化的分布式测温系统样机
    3.7 本章小结
第四章 基于布里渊放大技术的 Φ-OTDR
    4.1 布里渊放大的原理
    4.2 DBA与DRA放大的模型建立
    4.3 基于DBA与DRA放大的 Φ-OTDR曲线仿真
    4.4 基于FBA技术的 Φ-OTDR实验研究
        4.4.1 实验系统装置
        4.4.2 FBA与FRA放大的实验对比
        4.4.3 FBA放大的温度特性
        4.4.4 Φ-OTDR系统传感性能测试
    4.5 Φ-OTDR工程应用
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作的展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3785413