基于ofdr的分布式光纤振动传感器研究

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1、全击如成＊赛ＡＮＤＴＩＮＡＵＮＩＩＬＯＧＹＯＦＣＨＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＣＳＣＥＮＣＥＥＣＨＮＯ硕±学位论文ＩＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇’靖’挪ＩＶ古：＞卓；％＼：ｙ／貞＾＂—１哪哪■＊哪哪．町！哪哪论文题目基于ＯＦＤＲ的分布式光纤振动传感器妍究学科专业光学工程学号２０１３２１０５０２３０作者姓名熊竹指导教师语慧敏副教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究王作及取得的研究成果。据我所知，除了文中

2、特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育化构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。＜作者签名１：日期：心＾（月日、ｆ；ｐ论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手

3、段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）－作者签名；导师签名；１＾主如终叫日期：６月Ｉ日分类号密级注1UDC学位论文基于OFDR的分布式光纤振动传感器研究（题名和副题名）熊竹（作者姓名）指导教师岳慧敏副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2016.4.12论文答辩日期2016.5.19学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHOFDISTRIBUTEDOPTICALFIBERVIBR

4、ATIONSENSORBASEDONOFDRAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:ZhuXiongSupervisor:HuiminYueSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要分布式光纤传感技术是光学工程领域目前研究较多的一个学科分支，由于其电绝缘，强适应性，体积小，灵敏度高等一系列突出优点，在光通讯监控，航空航天，医学诊断，安防系统等

5、诸多民生和国防领域有着广泛的应用。其中基于光频域反射计的分布式光纤传感系统是近年来研究较为热门的。本文致力于基于OFDR的振动信号的提取和解调的研究，论文对OFDR系统中的一些关键问题（非线性相位噪声，偏振衰落效应等）做了研究，并详细给出了振动信号解调的方案。论文研究内容如下：1.阐述了OFDR系统的基本原理，建立了OFDR系统的物理模型，详细分析了光源各项参数对系统性能指标的影响，建立了光源非线性相位噪声的数学模型，仿真分析了三次样条插值算法对相位误差的校正效果，证实样条插值算法对相位误差补偿的正确性。讨论了在实验中抑制偏振衰落现象的方法，采用偏振分

6、集技术可以达到预期效果。2.从物理机制出发，分析了振动信号对光波相位的调制作用，在数学上分析了相位调制引起的频谱展宽，仿真了振动信号对OFDR信号频谱的影响，阐述了鉴相器法，希尔伯特变换法和利用33耦合器的相位解调流程。3.开展了基于OFDR的分布式振动传感系统的实验研究，搭建了实验平台，完成了数据采集与处理，实现了对振动信号的高精度定位，空间分辨率可达0.04m。通过互相关算法，成功测量了振动的频率信息，测量范围为100Hz-1000Hz。另一方面，从相位解调算法角度考虑，实现了对振动信号的时域提取。通过对时域数据的分割，实现了对小频率振动信号的恢

7、复（大约10Hz以下）。对无规律振动事件也进行了分析和研究。4.完成了基于Φ-OTDR的振动信号解调，通过与OFDR的对比分析，提出了OFDR在精细结构上检测上的优势（cm量级）。在信噪比方面，OFDR仍然有不俗的表现（约15dB）。而Φ-OTDR的测试距离更长，适用于长距离线路监测。本文的创新点在于通过互相关算法实现振动信号的高精度定位和频率检测，利用时域数据分割和相位解调，实现对振动信号的时域提取。关键字：光频域反射，相位解调，振动，互相关，空间分辨率IABSTRACTABSTRACTAsabranchofinopticalengineering,

8、distributedopticalfibersensingtechnologyhasdraw