基于布里渊增益谱烧孔效应的高精度分布式光纤传感器研究

发布时间：2023-04-26 20:43

　　基于布里渊散射分布式传感器可以应用在桥梁、大坝、隧道、海底光缆、输电线路等大型基础设施的健康监测。该类传感器利用布里渊频移与温度/应力的线性关系进行测量,因此频率分辨率是决定测量准确性的一个重要指标,而频率分辨率与布里渊频谱半峰全宽(FWHM)成反比。传统的布里渊传感器获得的FWHM由于受到声子寿命的影响很难进一步减小,使得传感器性能受到限制。本文提出一种基于布里渊增益谱烧孔效应的传感方案,在布里渊增益谱共振中心产生一个窄线宽的吸收峰,提高系统的频率分辨率,从而获得高精度的温度和应力测量。本文的主要工作包括:1、提出一种光纤布里渊增益烧孔现象的产生方法。利用连续光和两个频率分别位于其斯托克斯和反斯托克斯频移处的高功率脉冲光在光纤中进行相互作用,产生相干布里渊增益和损耗效应。在稳态条件下,在光纤布里渊增益谱中获得线宽小于10MHz的烧孔谱。2、实验研究了布里渊增益烧孔效应产生的条件。分析传感脉冲功率、脉宽、连续光功率以及光纤长度对布里渊增益烧孔效应激发效率的影响。实验结果表明,烧孔的线宽与脉冲宽度成反比,烧孔的深度与脉冲功率、连续光功率以及光纤长度成正比。3、实现了基于布里渊增益烧孔效应...

【文章页数】：50 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
        1.1.1 光纤传感的特点和分类
        1.1.2 分布式光纤传感技术
    1.2 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术研究进展
    1.3 本文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 基于布里渊散射的光纤传感技术
    2.1 光纤中的光散射现象
    2.2 光纤中的布里渊散射
        2.2.1 自发布里渊散射
        2.2.2 受激布里渊散射
    2.3 布里渊增益饱和及烧孔效应
    2.4 布里渊频移与光纤温度和应力的关系
    2.5 布里渊分布式传感系统的原理
        2.5.1 布里渊光时域反射技术
        2.5.2 布里渊光时域分析技术
    2.6 布里渊分布式光纤传感器的性能评价
    2.7 本章小结
第三章 布里渊增益烧孔效应实验研究
    3.1 布里渊增益烧孔谱测量系统原理
    3.2 布里渊增益烧孔测试系统
        3.2.1 布里渊增益谱烧孔效应BOTDA测试系统
        3.2.2 双边带脉冲光的调制
        3.2.3 数据采集系统
        3.2.4 布里渊谱测试结果
    3.3 布里渊增益谱烧孔效应的实验结果与分析
        3.3.1 脉冲和探测光参数对布里渊谱的影响
        3.3.2 光纤长度对布里渊谱的影响
        3.3.3 布里渊增益/损耗耦合效应对脉冲光参数的影响
    3.4 本章小结
第四章 基于布里渊增益谱烧孔效应的布里渊光纤分布式传感器
    4.1 频谱分布测量
    4.2 温度实验
    4.3 应变实验
    4.4 传感系统信噪比及测量精度分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表论文情况
致谢



本文编号：3802170