基于离散增强光纤的分布式传感关键技术与应用研究
发布时间：2021-05-12 13:42
分布式光纤传感技术是一种新型的传感技术,仅利用单根光纤即可获得沿线各点处的环境参量改变,在智慧城市建设、智能油井勘探、海洋水声网络监测等领域展现出广泛的应用前景和较高的开发价值。分布式传感技术可以分为准分布式传感技术与全分布式传感技术。准分布式传感技术中,目前多采用单一的传感节点组网方式,单纤可集成传感单元数目受到限制,无法满足大容量传感网络的需求;全分布式传感技术大多基于普通单模光纤中的后向散射光信号,连续分布的极低随机后向散射导致了传感信号的信噪比较低且带来光衰落噪声,同时光信号的链路往返传输时间也限制了长距离传感系统的测量带宽。因此,为了进一步推动分布式光纤传感技术的发展和应用,迫切需要对这些问题进行深入研究。本论文以光纤分布式传感技术的应用需求和发展趋势为导向,设计了两种类型的离散增强传感光纤,并相应开展了准分布式传感和全分布式传感机理及解调技术方面的研究。从单纤集成容量提升、干涉衰落噪声抑制、高精度相位解调、响应频带拓展和偏振相关噪声抑制等方面显著提升传感系统的性能。论文的主要研究成果如下:（1）基于FBG-FP（Fiber Bragg Gratings Fabry-Pero...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 准分布式光纤传感技术研究现状
1.3 基于瑞利光纤后向散射的全分布式传感技术研究现状
1.4 基于增强光纤的全分布式传感技术研究现状
1.5 分布式光纤传感技术的发展方向
1.6 本论文的主要研究内容
2 基于FBG-FP微结构离散增强光纤的准分布式传感理论及实验研究
2.1 FBG-FP微结构点传感及编码机理
2.2 FBG-FP微结构离散增强光纤制备工艺研究
2.3 FBG-FP微结构离散增强光纤传感解调技术研究
2.4 基于FBG-FP微结构离散增强光纤的准分布式温度传感
2.5 本章小结
3 基于微结构散射离散增强光纤的全分布传感机理研究
3.1 微结构散射离散增强光纤后向散射特性研究
3.2 微结构散射离散增强光纤制备工艺研究
3.3 基于微结构散射离散增强光纤的全分布相位传感技术研究
3.4 本章小结
4 基于微结构散射离散增强光纤的高精度宽频带传感解调技术研究
4.1 微结构散射离散增强光纤高精度相位解调技术研究
4.2 基于微结构散射离散增强光纤的超宽频带相位解调技术研究
4.3 温度/振动双参量传感实验研究
4.4 本章小结
5 基于光信号矢量化的分布式传感偏振相关噪声抑制技术研究
5.1 基于偏振分集接收的相位传感机理
5.2 基于光信号矢量化运算的偏振无关相位解调技术研究
5.3 基于微结构散射离散增强光纤的偏振相关噪声抑制
5.4 普通单模光纤中偏振相关噪声抑制实验研究
5.5 本章小结
6 基于微结构离散增强光纤的分布式声波传感应用研究
6.1 光纤分布式声波传感解调样机研制
6.2 微结构散射离散增强光纤在石油勘探中的应用
6.3 微结构散射离散增强光纤在水下声呐系统中的应用
6.4 基于微结构散射离散增强光纤的道路交通噪音监测应用研究
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间申请的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位生成载波解调方法的研究[J]. 孙韦,于淼,常天英,陈建冬,崔洪亮,庞铄. 光子学报. 2018(08)
[2]干涉型光纤传感的相位载波调制解调算法[J]. 郝其龙,邵士勇,李树旺,梅海平,饶瑞中. 大气与环境光学学报. 2018(03)
[3]基于光电目标的激光外差探测系统信噪比分析[J]. 李帅,孙华燕,赵延仲. 兵器装备工程学报. 2018(03)
[4]基于改进相位生成载波解调的水表面声波激光相干探测[J]. 张烈山,张晓琳,刘刚,李开琴,唐文彦. 中国激光. 2017(09)
[5]激光外差探测中高频调制信号解调技术的研究[J]. 杨玮萍,郑宾,张志刚,郭华玲,陈栋,王余敬. 电子器件. 2016(02)
[6]Full distributed fiber optical sensor for intrusion detection in application to buried pipelines[J]. 高建忠,蒋庄德,赵玉龙,朱笠,赵国仙. Chinese Optics Letters. 2005(11)
博士论文
[1]基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统的研究及应用[D]. 于淼.吉林大学 2017
[2]高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D]. 沃江海.华中科技大学 2014
[3]光纤传感复用扩容与组网应用研究[D]. 李晓磊.华中科技大学 2013
[4]基于外差检测的干涉型光纤水听器阵列系统若干关键技术研究[D]. 张楠.国防科学技术大学 2013
[5]分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用[D]. 孙琪真.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]一种采用3×3光纤耦合器的相位解调和双波长相位解卷绕方法研究[D]. 张冰.北京邮电大学 2018
[2]零差相干光通信关键技术研究[D]. 魏江杰.电子科技大学 2015
本文编号：3183517
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 准分布式光纤传感技术研究现状
1.3 基于瑞利光纤后向散射的全分布式传感技术研究现状
1.4 基于增强光纤的全分布式传感技术研究现状
1.5 分布式光纤传感技术的发展方向
1.6 本论文的主要研究内容
2 基于FBG-FP微结构离散增强光纤的准分布式传感理论及实验研究
2.1 FBG-FP微结构点传感及编码机理
2.2 FBG-FP微结构离散增强光纤制备工艺研究
2.3 FBG-FP微结构离散增强光纤传感解调技术研究
2.4 基于FBG-FP微结构离散增强光纤的准分布式温度传感
2.5 本章小结
3 基于微结构散射离散增强光纤的全分布传感机理研究
3.1 微结构散射离散增强光纤后向散射特性研究
3.2 微结构散射离散增强光纤制备工艺研究
3.3 基于微结构散射离散增强光纤的全分布相位传感技术研究
3.4 本章小结
4 基于微结构散射离散增强光纤的高精度宽频带传感解调技术研究
4.1 微结构散射离散增强光纤高精度相位解调技术研究
4.2 基于微结构散射离散增强光纤的超宽频带相位解调技术研究
4.3 温度/振动双参量传感实验研究
4.4 本章小结
5 基于光信号矢量化的分布式传感偏振相关噪声抑制技术研究
5.1 基于偏振分集接收的相位传感机理
5.2 基于光信号矢量化运算的偏振无关相位解调技术研究
5.3 基于微结构散射离散增强光纤的偏振相关噪声抑制
5.4 普通单模光纤中偏振相关噪声抑制实验研究
5.5 本章小结
6 基于微结构离散增强光纤的分布式声波传感应用研究
6.1 光纤分布式声波传感解调样机研制
6.2 微结构散射离散增强光纤在石油勘探中的应用
6.3 微结构散射离散增强光纤在水下声呐系统中的应用
6.4 基于微结构散射离散增强光纤的道路交通噪音监测应用研究
6.5 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
附录2 攻读博士学位期间申请的发明专利
【参考文献】：
期刊论文
[1]相位生成载波解调方法的研究[J]. 孙韦,于淼,常天英,陈建冬,崔洪亮,庞铄. 光子学报. 2018(08)
[2]干涉型光纤传感的相位载波调制解调算法[J]. 郝其龙,邵士勇,李树旺,梅海平,饶瑞中. 大气与环境光学学报. 2018(03)
[3]基于光电目标的激光外差探测系统信噪比分析[J]. 李帅,孙华燕,赵延仲. 兵器装备工程学报. 2018(03)
[4]基于改进相位生成载波解调的水表面声波激光相干探测[J]. 张烈山,张晓琳,刘刚,李开琴,唐文彦. 中国激光. 2017(09)
[5]激光外差探测中高频调制信号解调技术的研究[J]. 杨玮萍,郑宾,张志刚,郭华玲,陈栋,王余敬. 电子器件. 2016(02)
[6]Full distributed fiber optical sensor for intrusion detection in application to buried pipelines[J]. 高建忠,蒋庄德,赵玉龙,朱笠,赵国仙. Chinese Optics Letters. 2005(11)
博士论文
[1]基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统的研究及应用[D]. 于淼.吉林大学 2017
[2]高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D]. 沃江海.华中科技大学 2014
[3]光纤传感复用扩容与组网应用研究[D]. 李晓磊.华中科技大学 2013
[4]基于外差检测的干涉型光纤水听器阵列系统若干关键技术研究[D]. 张楠.国防科学技术大学 2013
[5]分布式光纤传感与信息处理技术的研究及应用[D]. 孙琪真.华中科技大学 2008
硕士论文
[1]一种采用3×3光纤耦合器的相位解调和双波长相位解卷绕方法研究[D]. 张冰.北京邮电大学 2018
[2]零差相干光通信关键技术研究[D]. 魏江杰.电子科技大学 2015
本文编号：3183517
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