海上油气地震勘探光纤检波器拖缆解调系统关键技术研究

发布时间：2023-04-28 22:30

　　相位干涉型光纤检波器因其高灵敏度、低频带响应平坦、便于复用组网等特点，为海上油气地震勘探采集装备提供了新的技术途径。本文结合“十一五”海洋863子课题“光纤检波器地震拖缆研制”项目，针对直接调制半导体激光器的下置湿端式光纤检波器集成化解调系统关键技术，深入分析系统总谐波失真、噪声本底、可解调宽频瞬态信号能力等重要性能指标可以达到的理论极限与优化实现方案。论文主要内容包括： 1.针对直接调制半导体激光器光频及其伴生调幅不同步问题，基于Michelson光纤干涉仪的光学零差法搭建测试系统，测得伴生调幅与调频之间的相位差参数，对以往伴生调幅PGC(Phase Generated Carrier)干涉信号模型作出重要修正，分析该参数对PGC解调的影响及作用，提出了相应的解调补偿方案。 2.为获得解调的低谐波失真和高稳定性，基于改进的伴生调幅PGC模型，对干涉信号载波的一次和二次谐波进行检波并求取比值，给出查找表实现解调的算法设计与实现。结合该算法用于阵列信号解调，分析解调谐波失真指标对多路参数容差的要求，基于全微分方程得到解调误差与参数偏差间解析关系。对比查找表解调，采用CORDIC (Coo...

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 海上油气地震勘探背景与研制物探采集装备的意义
    1.2 光纤水听器及其关键技术
    1.3 光纤检波器海上采集装备相关技术国内外发展
    1.4 本课题研究任务特点与技术难点分析
    1.5 论文主要研究工作及全文结构安排
    1.6 本章小结
第二章 基于伴生调幅模型的低谐波失真PGC解调
    2.1 光频调制与伴生调幅相位关系
        2.1.1 调幅调频相位差对解调的影响
        2.1.2 调幅调频相位差测试方法
        2.1.3 调幅调频相位差的实验测试
        2.1.4 激光器工作点对解调系统谐波失真影响实验测试
    2.2 伴生调幅模型查找表解调
        2.2.1 查找表解调方案
        2.2.2 查找表解调实现
        2.2.3 解调算法抗直流光强变化实验测试
        2.2.4 解调系统性能实验测试
    2.3 伴生调幅模型参数偏差对解调性能影响
        2.3.1 解调偏差与参数偏差关系
        2.3.2 参数偏差对解调失真影响
        2.3.3 解调失真与参数偏差关系实验
    2.4 解调模型多通道参数不一致优化
        2.4.1 CORDIC 方法解调伴生调幅模型
        2.4.2 CORDIC 方法解调伴生调幅信号的实验验证
    2.5 本章小结
第三章 伴生调幅解调系统噪声本底
    3.1 直调半导体激光器的非平衡光纤干涉系统噪声
        3.1.1 噪声分类
        3.1.2 噪声传递
        3.1.3 加性电路噪声传递
        3.1.4 相位噪声传递
        3.1.5 光强噪声传递
    3.2 噪声传递仿真验证
        3.2.1 加性电路噪声传递仿真验证
        3.2.2 相位噪声传递仿真验证
        3.2.3 相对光强噪声传递仿真验证
        3.2.4 系统噪声综合传递仿真验证
    3.3 噪声测试
        3.3.1 直调 DFB-LD 激光器附加噪声测试
        3.3.2 实际解调系统噪声测试
    3.4 本章小结
第四章 PGC解调模型的参数估计精确度
    4.1 参数估计误差对解调的影响
        4.1.1 理论分析
        4.1.2 仿真验证
    4.2 PGC 解调模型参数估计方法
        4.2.1 解调算法参数与椭圆参数相互关系
        4.2.2 基于最小二乘的几种椭圆参数估计方法
    4.3 数字低通滤波器对参数估计精确度影响
    4.4 系统噪声对参数估计精确度影响
        4.4.1 相位噪声对参数估计精确度影响
        4.4.2 相对光强噪声对参数估计精确度影响
        4.4.3 电路噪声对参数估计精确度影响
        4.4.4 系统噪声综合对参数估计精确度影响
    4.5 相位调制信号幅值对参数估计精确度影响
    4.6 干涉信号质量对参数估计精确度影响
        4.6.1 干涉信号截底失真对参数估计精确度影响
        4.6.2 系统光强波动对参数估计精确度影响
        4.6.3 干涉信号可见度波动对参数估计精确度影响
    4.7 本章小结
第五章 PGC解调系统可承受信号能力
    5.1 调相带宽估计理论
    5.2 常见信号的 PGC 调相带宽估计与解调评价
        5.2.1 单频周期信号
        5.2.2 多频周期信号
        5.2.3 线性调频信号
        5.2.5 海上地震勘探枪阵震源直达波
        5.2.6 激振力模拟冲激信号
        5.2.7 自由场灵敏度校准脉冲调制单频信号
    5.3 本章小结
第六章 300米48基元光纤检波器成缆设计与拖缆海试
    6.1 海上拖缆系统与解调系统软硬件组成
        6.1.1 海上拖缆系统组成
        6.1.2 光纤检波器调制解调系统软硬件组成
    6.2 光纤检波器集成化系统成缆设计与联调测试
        6.2.1 系统参数设计
        6.2.2 参数测试与分选
        6.2.3 光纤检波器系统成缆
    6.3 光纤检波器阵列拖缆海上试验
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3804611