基于Sagnac干涉仪光纤传感器干扰检测定位技术研究硕士学位论文

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1、北京交通大学硕士学位论文基于Sagnac干涉仪光纤传感器干扰检测定位技术研究姓名：贾俊申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：娄淑琴;刘艳20080501中文摘要摘要：Sagnac干涉型光纤传感器是光纤传感器中光相位调制型传感器，多用于物理旋转状态的测量，也用于时变信号的测量。基于Sagnac干涉仪设计的光纤陀螺仪已被广泛应用于军事及商业上。基于Sagnac干涉仪的光纤传感器在长距离、小泄露管道检测定位上有其明显的优势，同时也可应用在光纤围栏报警系统中，具有简单高效、安装便捷、维护简单、成本

2、较低等优点。本文在介绍了光纤传感器理论及技术和数据采集系统知识的基础上，主要针对Sagnac干涉仪原理以及Sagnac干涉仪单点定位原理及实验进行研究，得到了一些有效的信号分析处理方法。获得的主要研究成果有：(1)研究了Sagnac干涉原理，推导出了光在折射率为n的光路中传播时，萨格纳克效应产生的相位差与旋转角速度间关系。(2)研究了基于虚拟仪器和PCI总线的数据采集系统。掌握了PCI．1714数据采集卡的使用方法，并利用LabVIEW语言进行了数据采集程序的编写。(3)进行了Sagnac干涉仪单点

3、干扰实验研究，采集实验中的传感信号，并对所采集信号进行分析、处理，研究了其定位实现原理，并对定位误差进行分析。介绍了基于Sagnac干涉仪的传感系统在光纤围栏报警中的应用以及管道泄漏检测定位中的应用，对其存在的问题进行了分析及探讨。(4)研究了Sagnac干涉仪单点干扰实验数据的频谱处理方法。利用小波分析法获取频谱的近似部分，以获得零频点分辨率较好的频谱。(5)研究了从Sagnac干涉仪单点干扰实验数据中获取零频值的方法。提出了一种获取零频值的新方法，并进行编程实现，实现了干扰源定位的信号分析处理的

4、关键步骤，该方法可推广到较广的应用范围。关键词：光纤传感系统；Sagnac干涉仪；LabVIEW：检测定位分类号：TN929ABSTRACTABSTRACT：OpticalfiberSagnaesensorsaleopticalphase·modulatedfibersensorsandhavebeenusedtomeasurethephysicalparameterssuchasangularvelocityandtime-varyingsignals．Fiber-OpticGyroscopeba

5、sedonSagnaeInterferometershasbeenappliedinmilitaryaffairsandbusiness．OpticalfiberSagnacSenSOrshavealotofadvantages，suchaseasyinstallation,simplemaintenanceandlowercosts，andhavebeenappliedinperimetersecuritysystem，pipelineleakagedetectionandlocationsyst

6、em．Inthisdissertation，firstlythetheoryandtechnologyofopticalfibersensingsystemaswellasthetechnologiesofdataacquisitionsystemhavebeenintroduced．ThentheprincipleofSagnacInterferometerandthepositiondeterminationexperimentofdisturbanceinSagnacInterferomete

7、rarestudied．Someusefulconclusionshavebeenachieved．Theprimaryachievementsareasfollows：(1)TheprincipleofSagnacInterferometerisstudied．TherelationshipbetweenthephaseandangularvelocityofrotationisobtainedasaresultofSagnacEffect，whenthelightpropagatesintheo

8、pticalpathwheretheopticalrefractiveindexisn．(2)ThedataacquisitionsystemwhichisbasedonVirtualInstrumentandPCIbustechnologyisstudied．AdvantechPCI-1714isusedasthehardwareplatformofthesystem．ThedataacquisitionprogramisdevelopedwithLabVIEWin