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分布式光纤传感器的长距离密集波分复用技术和应用研究

发布时间:2019-06-03 13:44
【摘要】:分布式光纤传感技术具有集传感和传输于一体的特点,是光纤传感领域研究的热点。分布式光纤传感器以其优越的传感性能,在国民经济和安防建设的各个领域有广泛的应用。现代科学技术的进步和工程应用的发展对分布式光纤传感技术提出了更高的要求,单一的光纤传感已经越来越不能满足实际应用集成化、网络化和长距离的需求。本文提出了一种基于密集波分复用(DWDM)技术的多分布式光纤传感系统,利用DWDM技术扩展了单根光纤的传感容量,实现在一根光纤上进行多种参量同时传感,提高了光纤传感技术的实用性。本文首先介绍了 DWDM技术的背景、原理和关键技术,分析了 DWDM多分布式光纤传感器系统在单根光纤中面临的非线性问题。接着用模拟仿真和实验验证的方式,对DWDM多分布式光纤传感系统中的非线性问题进行了研究,给出了合适的传感方案。最后,针对长距离传感的应用需求,先利用掺铒光纤放大器和分布式拉曼放大器混合放大的方法,实现了单段传感距离的延长;再提出一种实现长距离分布式光纤传感的中继放大装置。该装置针对分布式光纤传感器区别于光通信的特点,对光纤中传输的激励光和传感光分别进行适当中继放大,达到在延长传感距离的同时获得较好的传感质量。
[Abstract]:Distributed optical fiber sensing technology has the characteristics of integrating sensing and transmission, and it is a hot research topic in the field of optical fiber sensing. Distributed optical fiber sensor has been widely used in various fields of national economy and security construction because of its superior sensing performance. The progress of modern science and technology and the development of engineering application have put forward higher requirements for distributed optical fiber sensing technology. Single optical fiber sensing has become more and more unable to meet the needs of practical application integration, networking and long distance. In this paper, a multi-distributed optical fiber sensing system based on dense wavelength Division Multiplexing (DWDM) technology is proposed. The sensing capacity of a single optical fiber is extended by using DWDM technology, and multiple parameters are sensed simultaneously on one optical fiber. The practicability of optical fiber sensing technology is improved. In this paper, the background, principle and key technology of DWDM technology are introduced, and the nonlinear problems faced by DWDM multi-distributed optical fiber sensor system in single optical fiber are analyzed. Then the nonlinear problem in DWDM multi-distributed optical fiber sensing system is studied by means of simulation and experimental verification, and a suitable sensing scheme is given. Finally, in order to meet the application requirements of long-distance sensing, the hybrid amplification method of erbium-doped fiber amplifier and distributed Raman amplifier is used to prolong the single-stage sensing distance. A relay amplifier for long distance distributed optical fiber sensing is proposed. According to the characteristic that the distributed optical fiber sensor is different from the optical communication, the excited light and the sensing light transmitted in the optical fiber are properly relayed and amplified respectively, so as to obtain better sensing quality while prolonging the sensing distance.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212

【参考文献】

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本文编号:2491976

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