光纤长距离微位移测量技术研究

发布时间：2020-06-05 08:15

【摘要】：对于拥有大片连绵山脉地区的中国来说,山体滑坡已经成为我国很多偏远山区常见的地质灾害之一。每年山体滑坡事故导致了大量人员伤害和重大经济损失。因此对山体滑坡的监测显得格外重要。传统的监测技术手段的监测精度存在很多的不足,因为常常受到来自山体滑坡监测环境恶劣复杂,电磁干扰,温差飘移,长距离监测电力供应耗能以及成本等因素的同时影响。针对监测山体滑坡问题,需要设计一套成本低,可适用于复杂地质环境,不受电磁干扰,低电力供应的位移测量系统。本课题通过测试和分析AD8302电路检测正弦脉冲信号相位差的功能性能,提出了一种通过测量等时间间隔正弦脉冲信号之间的相位差大小来间接测量光纤拉伸量的光纤位移传感系统。整个过程,采用等时间间隔正弦脉冲信号作为调制信号对波长为1550 nm的光源进行幅度调制,对不同信号波形参数下等时间间隔正弦脉冲信号之间相位差大小与所在AD8302电路的输出电压之间的关系进行分析与研究。在采用相位差法测距过程中,设计与实现了三种检测相位差方案,分别为透射系统电信号与透射光信号联合,透射系统双路光信号联合以及反射系统双路反射光信号联合方案。并在最后一个方案实现过程中,制作了特定反射率的光纤微加工结构。完成检测相位差方案设计与实现之后,设计与搭建了信号发生模块、整个光路设计模块、检测相位差模块。测试和评估了在三种检测相位差方案中各自方案测试光纤位移量大小的实验数据。在用透射系统电信号与透射光信号联合,透射系统双路光信号联合的检测相位差方案过程中,取得良好的测量效果,并且获得符合实际工程需要的精度,误差范围为±4.44 mm和±2.02 mm。在用反射系统双路反射光信号联合方案中,取得了有效性测量结果,但线性度还不够高。并且分析了影响测量结果的各个误差因素,为后续继续从被调制的反射光信号中解调光纤位移偏移量信息提供了可行性方向。本课题的三种相位差测距监测系统为实现低成本,复杂监测环境适用性的测距检测系统提供了很好的建设性技术支持。
【图文】：

a）山体滑坡现场 b）航拍山体滑坡图图 1-1 四川茂县山体滑坡图针对山体滑坡这样重大的地质灾害，有必要对其进行监测以做到提前。但是大量具有山体滑坡风险的区域的监测条件极其复杂，，并且对监测系电源供应、线路铺设和部署方案带来了很大的限制。.在技术不成熟的时

图 1-2 波分复用分布式 FBG 传感系统图一些监测传感对象常常并非一个局限点，而是呈一定空间分布的场，如应力场和温度场等。为了获得每一段监测传感对象的应力情况或者温度信息，常常需要采用波分复用分布式 FBG 传感系统[39]。通过在一个传感光纤上布置很多个 FB光纤光栅传感器，再对光纤通入宽带光源，每一个 FBG 光纤传感器都能够发射回
【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】：2018
【分类号】：TN818;P642.22

【参考文献】

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本文编号：2697766