斯托克斯和反斯托克斯散射光无损分离的布里渊光纤传感
发布时间：2023-01-15 10:45
布里渊分布式光纤传感技术不仅具有一般光纤传感器体积小、精确度高、抗电磁干扰性强等优点,而且可以连续感知光纤传输线路上每一点的物理参量的分布与变化信息。布里渊散射光对于温度和应变均保持敏感,有望实现对于温度和应变的同时监测,所以在桥梁、电缆、海底隧道等大型结构上有着十分广阔的应用前景。本文分析了现有的分布式布里渊光纤传感系统对于布里渊散射光的使用方法,针对其中舍弃反斯托克斯光保留斯托克斯光的问题进行了相关的研究,主要的研究工作如下:1)提出了一种基于正交光学相干接收的无损分离斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光的新方法,在检测端保留光场的相位信息,从而通过相位排列使斯托克斯光和反斯托克斯光在不同的输出端口处于相干叠加或者相干抵消的状态,达到分离的效果。2)利用电光调制器产生抑制载波的双边带或者单边带信号来模拟斯托克斯光和反斯托克斯光,搭建相关的实验平台来验证边带分离效果。实验结果表明,该边带分离技术能够使输出信号功率与相对应的输入信号功率保持良好的线性关系,分离之后的串扰也小于-25 dB。3)为了最大限度利用分离好的斯托克斯光和反斯托克斯光,设计了基于NI PXle162高速数据采集卡的信...
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光纤传感技术概述
1.2 分布式布里渊光纤传感技术的研究进展
1.3 本文的主要内容和创新之处
1.3.1 主要内容
1.3.2 创新之处
第二章 分布式布里渊光纤传感技术
2.1 光纤中的布里渊散射
2.1.1 自发布里渊散射
2.1.2 受激布里渊散射
2.2 布里渊散射光与温度应变的关系
2.2.1 布里渊频移与光纤温度应变的关系
2.2.2 布里渊功率与光纤温度应变的关系
2.3 布里渊光纤传感检测技术
2.3.1 布里渊散射信号的直接检测技术
2.3.2 布里渊散射信号的相干检测技术
2.4 本章小结
第三章 光载波上下边带无损分离技术
3.1 光载波上下边带无损分离的基本原理
3.2 抑制载波的双边带信号实验
3.3 抑制载波的单边带信号实验
3.4 本章小结
第四章 实验系统和数据分析
4.1 实验装置和应用原理
4.2 基于NIPXle-5162的数据采集系统
4.3 基于Matlab软件的的数据处理系统
4.4 本章小结
第五章 布里渊光纤传感实验
5.1 BOTDR实验系统
5.2 布里渊散射信号频率与温度的关系
5.3 布里渊散射信号功率与温度的关系
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文情况
攻读硕士期间参与项目情况
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]长距离分布式光纤传感技术研究进展[J]. 饶云江. 物理学报. 2017(07)
[2]用于BOTDR的双通道可调M-Z干涉仪研究[J]. 杨润涛,祝连庆,娄小平,张钰民,骆飞. 激光与红外. 2016(08)
[3]分布式布里渊光纤传感技术在海堤沉降监测中的应用[J]. 葛捷. 岩土力学. 2009(06)
[4]BOTDA在沥青混凝土铺装层裂缝监测中的应用[J]. 钱振东,黄卫,关永胜,韩光义. 东南大学学报(自然科学版). 2008(05)
[5]光纤传感技术简述[J]. 卫正统. 中国科技信息. 2007(22)
[6]基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统[J]. 李新华,徐伟弘,梁浩,张旭苹. 光通信技术. 2007(04)
[7]34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现[J]. 宋牟平,章献民. 仪器仪表学报. 2005(11)
[8]单模光纤中受激布里渊散射阈值研究[J]. 沈一春,宋牟平,章献民,陈抗生. 中国激光. 2005(04)
[9]分布式光纤传感器用于桥梁和路面的健康监测[J]. 高俊启,施斌,张巍,柯敏勇,刘海祥,张丹. 防灾减灾工程学报. 2005(01)
[10]分布式光纤布里渊散射应变传感器参数计算[J]. 黄民双,曾励,陶宝祺,黄尚廉. 航空学报. 1999(02)
博士论文
[1]基于瑞利和布里渊散射效应的光纤传感系统的研究[D]. 胡君辉.南京大学 2013
[2]基于序列编码探测脉冲的布里渊光纤传感器的研究[D]. 梁浩.南京大学 2011
[3]基于布里渊散射的分布式光纤传感系统研究[D]. 常天英.山东大学 2009
[4]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]基于BOTDR的分布式温度和应变传感系统的研究[D]. 张毅.重庆大学 2016
[2]光纤微结构中的布里渊频谱特性研究[D]. 常永亮.暨南大学 2013
[3]光纤布里渊散射及应用研究[D]. 杨小平.华南理工大学 2013
[4]光子晶体光纤传感结构的优化及其工程应用的方案设计[D]. 李好学.北京交通大学 2010
本文编号：3730963
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 光纤传感技术概述
1.2 分布式布里渊光纤传感技术的研究进展
1.3 本文的主要内容和创新之处
1.3.1 主要内容
1.3.2 创新之处
第二章 分布式布里渊光纤传感技术
2.1 光纤中的布里渊散射
2.1.1 自发布里渊散射
2.1.2 受激布里渊散射
2.2 布里渊散射光与温度应变的关系
2.2.1 布里渊频移与光纤温度应变的关系
2.2.2 布里渊功率与光纤温度应变的关系
2.3 布里渊光纤传感检测技术
2.3.1 布里渊散射信号的直接检测技术
2.3.2 布里渊散射信号的相干检测技术
2.4 本章小结
第三章 光载波上下边带无损分离技术
3.1 光载波上下边带无损分离的基本原理
3.2 抑制载波的双边带信号实验
3.3 抑制载波的单边带信号实验
3.4 本章小结
第四章 实验系统和数据分析
4.1 实验装置和应用原理
4.2 基于NIPXle-5162的数据采集系统
4.3 基于Matlab软件的的数据处理系统
4.4 本章小结
第五章 布里渊光纤传感实验
5.1 BOTDR实验系统
5.2 布里渊散射信号频率与温度的关系
5.3 布里渊散射信号功率与温度的关系
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 论文总结
6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文情况
攻读硕士期间参与项目情况
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]长距离分布式光纤传感技术研究进展[J]. 饶云江. 物理学报. 2017(07)
[2]用于BOTDR的双通道可调M-Z干涉仪研究[J]. 杨润涛,祝连庆,娄小平,张钰民,骆飞. 激光与红外. 2016(08)
[3]分布式布里渊光纤传感技术在海堤沉降监测中的应用[J]. 葛捷. 岩土力学. 2009(06)
[4]BOTDA在沥青混凝土铺装层裂缝监测中的应用[J]. 钱振东,黄卫,关永胜,韩光义. 东南大学学报(自然科学版). 2008(05)
[5]光纤传感技术简述[J]. 卫正统. 中国科技信息. 2007(22)
[6]基于虚拟仪器的BOTDR光纤应变监测系统[J]. 李新华,徐伟弘,梁浩,张旭苹. 光通信技术. 2007(04)
[7]34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现[J]. 宋牟平,章献民. 仪器仪表学报. 2005(11)
[8]单模光纤中受激布里渊散射阈值研究[J]. 沈一春,宋牟平,章献民,陈抗生. 中国激光. 2005(04)
[9]分布式光纤传感器用于桥梁和路面的健康监测[J]. 高俊启,施斌,张巍,柯敏勇,刘海祥,张丹. 防灾减灾工程学报. 2005(01)
[10]分布式光纤布里渊散射应变传感器参数计算[J]. 黄民双,曾励,陶宝祺,黄尚廉. 航空学报. 1999(02)
博士论文
[1]基于瑞利和布里渊散射效应的光纤传感系统的研究[D]. 胡君辉.南京大学 2013
[2]基于序列编码探测脉冲的布里渊光纤传感器的研究[D]. 梁浩.南京大学 2011
[3]基于布里渊散射的分布式光纤传感系统研究[D]. 常天英.山东大学 2009
[4]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]基于BOTDR的分布式温度和应变传感系统的研究[D]. 张毅.重庆大学 2016
[2]光纤微结构中的布里渊频谱特性研究[D]. 常永亮.暨南大学 2013
[3]光纤布里渊散射及应用研究[D]. 杨小平.华南理工大学 2013
[4]光子晶体光纤传感结构的优化及其工程应用的方案设计[D]. 李好学.北京交通大学 2010
本文编号：3730963
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