基于布里渊光时域分析测量保偏光纤双折射及其温度系数研究

发布时间：2017-07-14 01:23

  本文关键词：基于布里渊光时域分析测量保偏光纤双折射及其温度系数研究

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【摘要】：光纤陀螺是一种运用于惯性导航的光纤传感器,它的重要部件光纤陀螺环的制作工艺是影响光纤陀螺精度的关键性因素。其中光纤陀螺环的双折射及其温度系数对光纤陀螺的测量精度影响较大,因此测量高精度光纤陀螺用保偏光纤的双折射及其温度系数对于光纤陀螺环质量的监测有着非常重要的意义。因此本文对高精度光纤陀螺环用保偏光纤的双折射及其温度系数的变化情况进行了一系列的研究,具体内容如下:(1)介绍了光纤陀螺的基本原理和特点,分析了光纤陀螺用保偏光纤的双折射及其温度系数对其精度的影响,介绍了光纤陀螺用保偏光纤基本特性。(2)基于受激布里渊散射三波耦合方程理论介绍了差分脉冲对布里渊光时域分析(DPP-BOTDA)测试保偏光纤双折射及其温度系数的原理。设计并搭建了DPP-BOTDA系统,提出了利用求导和互相关法处理实验数据的方法。(3)测量了三种不同类型的保偏光纤在不同温度下的双折射及其温度系数,提出了两种得到保偏光纤温度系数的处理方法:一种是依据保偏光纤的双折射随温度的变化得到保偏光纤的温度系数;另一种是基于快轴和慢轴折射率随温度的变化量求保偏光纤的双折射。(4)讨论了恒温箱外待测光纤,温度致光纤长度变化以及采样率对测量保偏光纤双折射和温度系数导致的误差。
【关键词】：光纤陀螺 保偏光纤 DPP-BOTDA 双折射 温度系数
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第1章 绪论7-21
• 1.1 引言7
• 1.2 光纤陀螺7-12
• 1.2.1 光纤陀螺的原理7-12
• 1.2.2 光纤陀螺的特点12
• 1.2.3 光纤陀螺的误差来源12
• 1.3 测量保偏光纤双折射和温度系数的意义12-13
• 1.4 国内外测量保偏光纤双折射和温度系数研究现状及分析13-19
• 1.5 本文的主要研究内容19-21
• 第2章 保偏光纤简介21-26
• 2.1 引言21
• 2.2 保偏光纤的概念21-22
• 2.3 保偏光纤的分类22-23
• 2.3.1 几何双折射保偏光纤22
• 2.3.2 应力双折射保偏光纤22-23
• 2.4 保偏光纤的特性23-24
• 2.4.1 保偏光纤的传输特性23
• 2.4.2 保偏光纤的光弹效应23
• 2.4.3 保偏光纤的双折射23-24
• 2.4.4 保偏光纤的温度系数24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 DPP-BOTDA测量保偏光纤双折射及其温度系数理论研究26-34
• 3.1 引言26-27
• 3.2 DPP-BOTDA技术耦合方程的建立27-29
• 3.3 相对时间延迟和双折射与温度系数之间的关系29-31
• 3.3.1 偏振模式色散与布里渊时域信号相对时间延迟之间的关系29
• 3.3.2 双折射与布里渊时域信号相对时间延迟之间的关系29-30
• 3.3.3 温度系数与双折射之间的关系30
• 3.3.4 折射率变化与布里渊时域信号相对时间延迟之间的关系30-31
• 3.3.5 温度系数与单一轴折射率变化之间的关系31
• 3.4 DPP-BOTDA技术测量保偏光纤双折射和温度系数的原理31-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 DPP-BOTDA测量保偏光纤双折射及其温度系数实验研究34-51
• 4.1 DPP-BOTDA测量保偏光纤双折射和温度系数34-39
• 4.1.1 实验系统34-35
• 4.1.2 实验步骤35
• 4.1.3 数据处理方法35-38
• 4.1.4 实验用保偏光纤参数38-39
• 4.2 DPP-BOTDA测量保偏光纤双折射和温度系数数据处理结果39-46
• 4.2.1 DPP-BOTDA测量保偏光纤双折射实验结果39-42
• 4.2.2 DPP-BOTDA测量保偏光纤温度系数实验结果42-46
• 4.3 误差分析46-49
• 4.3.1 恒温箱外的待测光纤导致的双折射测量误差46-47
• 4.3.2 温度变化致使光纤长度变化导致的温度系数测量误差47-48
• 4.3.3 示波器采样率低引起的测量误差48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 结论51-52
• 参考文献52-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-59
• 致谢59

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本文编号：539165