BOTDR系统高消光比脉冲光源的研究

发布时间：2017-08-04 23:20

  本文关键词：BOTDR系统高消光比脉冲光源的研究

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【摘要】：基于布里渊光时域反射技术(BOTDR)的分布式光纤传感系统因可同时传感温度与应变两个变量而具有广阔的应用前景,但目前仍存在着空间分辨率不高、系统不稳定等缺陷,而脉冲光源是形成这一问题的重要因素。因此,本文在深入研究BOTDR系统脉冲光源工作原理的基础上,设计并实现了一种高消光比脉冲光源系统,最后对脉冲光源的性能进行了测试实验,具体内容如下:(1)分析了BOTDR系统脉冲光源的基本原理及设计指标,确定了高消光比脉冲光源的总体设计方案与组成。(2)设计了以STC12单片机为微控制器,集恒流驱动模块与温度反馈调节模块于一体的激光器驱动系统,实现连续光源的稳定输出。解决了驱动电源与工作温度的微小波动易造成连续光源输出光功率及波长波动的问题。(3)设计了偏置电压自动锁定电路,结合步进跟踪算法,实现了对电光调制器驱动电压的自动锁定。解决了电光调制器工作点电压易随温度等环境因素的变化发生漂移而导致脉冲光消光比下降的问题。(4)最后对脉冲光源的稳定性进行了对比测试实验,未加载偏置电压自动锁定模块时,150min的时间里脉冲光消光比下降了19.3d B,加载偏置电压自动锁定模块时,150min的时间里脉冲光消光比可稳定在51d B~53dB,可见本文实现了具有高消光比、高稳定性的脉冲光源研制。
【关键词】：脉冲光源 光时域反射技术 消光比 光纤传感
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• abstract7-12
• 1 绪论12-17
• 1.1 课题研究背景、目的和意义12-13
• 1.2 脉冲光源的研究现状13-16
• 1.2.1 连续光源研究现状13-15
• 1.2.2 脉冲光调制研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容和安排16-17
• 2 高消光比脉冲光源的方案设计17-22
• 2.1 设计指标分析17-18
• 2.2 BOTDR系统脉冲光源的基本原理18-20
• 2.3 高消光比脉冲光源的总体方案及组成20-21
• 2.3.1 基于半导体激光器的连续光源子系统20-21
• 2.3.2 脉冲光源调制子系统21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 基于DFB半导体激光器的连续光源系统22-34
• 3.1 半导体激光器选型22
• 3.2 连续光源模块的硬件系统22-31
• 3.2.1 恒流驱动模块设计24-28
• 3.2.2 工作温度调节模块28-31
• 3.2.3 连续光源系统实物图31
• 3.3 连续光源驱动系统的软件设计31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 4 基于电光调制器的脉冲光源调制系统34-47
• 4.1 电光调制器选型34
• 4.2 脉冲光源调制系统的硬件电路34-43
• 4.2.1 电脉冲调制信号模块36-38
• 4.2.2 偏置电压自动锁定模块38-43
• 4.2.3 脉冲光调制模块实物图43
• 4.3 脉冲光源调制系统软件及算法43-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 高消光比脉冲光源性能测试及分析47-57
• 5.1 连续光源的稳定性测试及分析47-53
• 5.1.1 恒流驱动模块测试47-50
• 5.1.2 恒温模块测试50-51
• 5.1.3 连续光稳定性测试51-53
• 5.2 脉冲光源性能测试及分析53-55
• 5.2.1 偏置电压自动锁定模块性能测试53-54
• 5.2.2 脉冲光源稳定性测试54-55
• 5.3 本章小结55-57
• 6 总结与展望57-59
• 6.1 本文总结57
• 6.2 本文创新点57-58
• 6.3 展望58-59
• 参考文献59-62
• 附录A 电光调制器实验数据62-63
• 作者简介63

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6 罗靖筠;张俊义;高幼龙;杨秀元;;基于温度影响的BOTDR监测数据实验研究[J];光通信研究;2009年03期

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9 陈翔;宋牟平;;基于广义S变换的BOTDR信号包络解调[J];传感技术学报;2009年04期

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3 李建华;王荣;徐智勇;朱勇;;一种新的应用小波变换的直接检测BOTDR系统[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年

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6 邓大鹏;王晶;李洪顺;杜浩;;BOTDR在光缆线路防窃听监测的应用[A];中国通信学会第五届学术年会论文集[C];2008年

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本文编号：622236