相干探测布里渊光时域分析传感技术研究

发布时间：2024-12-22 22:17

　　分布式光纤传感由于其独特优势(损耗低、重量轻及不受电子干扰影响等),可以用来实现温度、应力、压力、磁场、电场等参数传感,并被广泛应用于工程建设、能源、化工、航空航天、交通、军事等领域。分布式光纤传感的实现通常基于光纤中的后向散射效应,例如瑞利散射、自发拉曼散射以及自发和受激布里渊散射。后向散射信号可以在时域、频域以及相干域解调,从而形成了多种不同类型的分布式光纤传感器,并具有不同特性。其中,布里渊分布式光纤传感器在传感距离、精度以及信噪比等方面优势较明显。基于布里渊时域或相干域分析技术实现了上百公里的传感距离、厘米甚至亚厘米的空间分辨率,以及小于1MHz的测量精度。测量布里渊增益(相位)的信噪比直接决定了布里渊分布式光纤传感器的性能(测量范围、测量精度以及空间分辨率等)。为了提升信噪比,拉曼放大、脉冲编码和相干探测是常用技术手段。而相干探测方案可以利用布里渊相位/增益比实现布里渊频移的解调,能有效消除泵浦功率波动及非本地效应的影响,具有宽的动态测量范围,相对于常规直接探测方案具有明显性能优势。本论文主要针对基于相干探测的布里渊光时域分析传感器,为了能提升布里渊分布式光纤传感器的性能,理论...

【文章页数】：114 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图2-1自发布里渊散射的动量守恒示意图：（a）斯托克斯散射；（b）反斯托克斯散射Fig.2-1MomentumconservationinspontaneousBrillouinscatteringprocess:(a)Stokesscattering

22220(()esctcEp一项引起了光纤中的斯托纤中的反斯托克斯布里渊射可以形象地理解为入的频率降低，形成斯托克移动的声场光栅的相互斯托克斯光和反斯托克斯渊散射过程遵循能量和动sa....

图2-3BOTDA传感器的工作原理Fig.2-3OperationprincipleofBOTDAsensor2.3.2直接探测

信号既携带布里渊增益信息也携带布里渊相移信息，从而可以实现布里渊增益及相位的同时测量，下面将一一介绍。图2-3BOTDA传感器的工作原理Fig.2-3OperationprincipleofBOTDAsensor2.3.2直接探测TLSSensingfiberPu....

图2-5基于相干探测的BOTDA传感器工作原理图[94]Fig.2-5OperationprincipleofBOTDAsensorbasedoncoherentdetection[94]

西南交通大学博士研究生学位论文波器滤得后进入PD进行光电转换。由SBS引入的探测光强度关接测得，从而可以计算出布里渊增益沿光纤的分布。接探测方式时，PD输出的基带信号的SNR可以表示为：222222242()ssDBthsh....

图3-4基于双边带相位调制探测光的相干探测BOTDA传感器实验装置

Fig.3-3SimulatedBGSatdifferentpeakBrillouingainvalueswhenconsideringtheeffectofCD3.2.2实验装置及结果分析图3-4基于双边带相位调制探测光的相干探测BOTDA传感....

本文编号：4019810