简论偏振高性能布里渊光时域分布式传感

论文导读：
摘要：分布式光纤传感器(Distributed Optical-fiber Sensor, DOFS)除了具有一般光纤传感器抗电磁干扰、耐腐蚀以及电绝缘性好等优点,还能在沿光纤路径上得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息。基于后向散射的分布式光纤传感技术中包括基于瑞利散射的传感技术、基于拉曼效应的传感技术、基于布里渊效应的传感技术等。这些传感机理中布里渊分布式光纤传感可以实现对温度和应变的测量。其中,布里渊光时域浅析仪利用了其受激布里渊散射信号较强的特点,在一定程度上克服了拉曼散射传感和布里渊光时域反射计信号微弱很难检测的缺点,成为当前分布式光纤传感的一种重要运用和探讨热点。在布里渊光时域浅析仪中,需要检测由脉冲激励光和直流探测光的非线性作用产生的受激布里渊散射信号。根据激励光和探测光采取的不同频差,可分为激励光频率高于探测光的增益型和激励光频率低于探测光的衰减型。由于受激布里渊散射作用引起的功率损失影响,增益型BOTDA均传感距离和信噪比受到一定限制。本课题对于衰减型布里渊光时域浅析方式,进行了和增益型衰减型传感方式的性能浅析比较。首先以原理的角度详细浅析了增益型/衰减型BOTDA的传感机制及其性能,指出了衰减型BOTDA的优势；再基于MATLAB和Optsim软件模拟仿真和实验,对衰减型BOTDA的性能优势进行验证。探讨表明衰减型BOTDA具有更好的传感距离和检测精度,在同样传感距离下衰减型的最差检测信噪比比增益型大10dB以上,由此更适合于长距离分布式光纤传感器。本论文最后针对分布式光纤传感浅析比较了不同的偏振制约策略,并提出了更适合衰减型BOTDA工作的偏振制约技术。关键词：分布式传感论文布里渊时域浅析论文增益型论文衰减型论文偏振制约论文
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摘要5-6
Abstract6-9
第一章 绪论9-14

1.1 引言9

1.2 分布式光纤传感器9-12

1.2.1 分布式光纤传感器的进展和类型9-10

1.2.2 布里渊分布式光纤传感器10-11

1.2.3 布里渊光时域浅析11-12

1.3 本论文的探讨内容12-14

第二章 布里渊光时域浅析技术14-28

2.1 布里渊光时域浅析的原理浅析14-17

2.2 布里渊光时域浅析的性能浅析17-26

2.1 布里渊光时域浅析的信噪比17-18

2.2 布里渊频移的线性传感特性18-21

2.3 SBS信号信噪比和传感精度21-23

2.4 BOTDA传感系统浅析23-26

2.3 本章小结26-28

第三章 布里渊时域浅析的仿真和实验28-42

3.1 基于光通信软件OPTSIM的BOTDA仿真28-33

3.

1.1 Optsim下的BOTDA系统28-30

3.

1.2 BOTDA仿真结果浅析30-33

3.2 布里渊光时域浅析的实验验证33-41
3.

2.1 Boxcar采集系统33-35

3.

2.2 两种机制的实验结果比较35-36

3.

2.3 衰减型BOTDA的实验浅析36-39

3.

2.4 测温实验结果浅析39-41

3.3 本章小结41-42
第四章 BOTDA的偏振制约42-53

4.1 BOTDA传感系统的偏振制约机理42-48

4.

1.1 分布式光纤传感的偏振影响42-44

4.

1.2 单模光纤的偏振态表示策略44-46

4.

1.3 相位延迟器的偏振态46-47

4.

1.4 偏振制约策略47-48

4.2 BOTDA的偏振制约实验结果48-52

4.

2.1 实验测试系统构建48-52

3 本章小结52-53 结束语53-54
参考文献54-56
发表论文情况56