基于幅度动态评估的Φ-OTDR传感系统衰落噪声抑制方法研究
发布时间：2021-01-27 01:25
基于相位敏感型光时域反射计（Phase sensitive optical time-domain reflectometry,Φ-OTDR）的分布式光纤振动传感系统,具有连续分布式监测、响应速度快、探测灵敏度高等优点,在结构健康监测、周界入侵监测以及地震监测等领域有重要的应用价值。ΦΦ-OTDR通常选取传感光纤沿线相邻的前后两段光纤作为参考区域,通过提取两段参考区域背向瑞利散射光（Rayleigh Backscattering,RBS）的相位差变化来实现对外界振动的定量测量。由于单模光纤的折射率在空间上分布不均匀,且Φ-OTDR采用相干长度很高的窄线宽激光光源,所以探测结果不可避免地会受到相干衰落效应的影响。相干衰落效应使得RBS的强度出现随机起伏,如果选取了 RBS幅度强度较低的区域,则鉴相结果的精度会显著下降。研究者们已经证明鉴相结果准确性与RBS幅度信噪比存在正相关关系,但二者的数值关系尚未明确,目前还没有方法能从衰落本质出发实现噪声抑制,也缺乏对鉴相结果准确性的判断依据。此外,Φ-OTDR传感系统通常会对鉴相结果进行后续信号处理,例如模式识别和特征提取,但在经过噪声抑制后的二...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１散射谱示意图??－
振动发出次波，折射率的不均匀分布使得次波源强度差异较大，没有固定的相位关系，??它们的非相干叠加使得光不再沿直线传播而是向四面八方散开，这就是散射现象，散射??谱如图２－１所示（入射光的角频率为??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??图２－１散射谱示意图??由于散射过程中能量守恒，因此瑞利散射同时被称为弹性散射。如图２－２所示，光??纤中折射率波动的大小是远小于光波波长的，所以可以把这些波动的位置近似看成一个??个空间上离散的散射点，散射点将独立产生各个方向的瑞利散射。??包层??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向传输光．??木木???瑞利后向散射????图２－２光纤中瑞利散射示意图??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的频率与入射光的频率相同，且??瑞利散射光的强度大小由入射光波长和散射方向决定，其ＲＢＳ光强可表示为：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??
振动发出次波，折射率的不均匀分布使得次波源强度差异较大，没有固定的相位关系，??它们的非相干叠加使得光不再沿直线传播而是向四面八方散开，这就是散射现象，散射??谱如图２－１所示（入射光的角频率为??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??图２－１散射谱示意图??由于散射过程中能量守恒，因此瑞利散射同时被称为弹性散射。如图２－２所示，光??纤中折射率波动的大小是远小于光波波长的，所以可以把这些波动的位置近似看成一个??个空间上离散的散射点，散射点将独立产生各个方向的瑞利散射。??包层??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向传输光．??木木???瑞利后向散射????图２－２光纤中瑞利散射示意图??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的频率与入射光的频率相同，且??瑞利散射光的强度大小由入射光波长和散射方向决定，其ＲＢＳ光强可表示为：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??
本文编号：3002170
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１散射谱示意图??－
振动发出次波，折射率的不均匀分布使得次波源强度差异较大，没有固定的相位关系，??它们的非相干叠加使得光不再沿直线传播而是向四面八方散开，这就是散射现象，散射??谱如图２－１所示（入射光的角频率为??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??图２－１散射谱示意图??由于散射过程中能量守恒，因此瑞利散射同时被称为弹性散射。如图２－２所示，光??纤中折射率波动的大小是远小于光波波长的，所以可以把这些波动的位置近似看成一个??个空间上离散的散射点，散射点将独立产生各个方向的瑞利散射。??包层??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向传输光．??木木???瑞利后向散射????图２－２光纤中瑞利散射示意图??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的频率与入射光的频率相同，且??瑞利散射光的强度大小由入射光波长和散射方向决定，其ＲＢＳ光强可表示为：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??
振动发出次波，折射率的不均匀分布使得次波源强度差异较大，没有固定的相位关系，??它们的非相干叠加使得光不再沿直线传播而是向四面八方散开，这就是散射现象，散射??谱如图２－１所示（入射光的角频率为??Ｉｓ“??斯托克斯，?１?？反斯托克斯??ｋ瑞利??／Ｉ?展＇Ｘ人—］??Ｗｏ?Ｗ??图２－１散射谱示意图??由于散射过程中能量守恒，因此瑞利散射同时被称为弹性散射。如图２－２所示，光??纤中折射率波动的大小是远小于光波波长的，所以可以把这些波动的位置近似看成一个??个空间上离散的散射点，散射点将独立产生各个方向的瑞利散射。??包层??☆小散射光?＾￣??＾?＾?前向传输光．??木木???瑞利后向散射????图２－２光纤中瑞利散射示意图??瑞利背向散射光（Ｒａｙｌｅｉｇｈ?Ｂａｃｋ?Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，?ＲＢＳ）的频率与入射光的频率相同，且??瑞利散射光的强度大小由入射光波长和散射方向决定，其ＲＢＳ光强可表示为：??／（＾）?＝?／０（ｌ?＋?ｃｏｓ２?０）?（２－１）??７??
本文编号：3002170
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3002170.html
