基于编码的分布式光纤传感技术的研究

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1、中图分类号：TP212盲审编号：Z20硕士学位论文题目基于编码的分布式光纤传感技术的研究作者姓名熊玉华指导教师万生鹏教授学科、专业仪器仪表工程2014年6月5日万方数据学校代码：10406分类号：TP212学号：110085203007南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）基于编码的分布式光纤传感技术的研究硕士研究生：熊玉华导师：万生鹏教授申请学位级别：硕士学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2014年6月5日授予学位单位：南昌航空大学万方数据StudyonDistributedOpticalFiberSensingTechn

2、ologyBasedonCodingAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineeringbyXiongyuhuaUndertheSupervisorofProf.WanshengpengSchoolofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2014万方数据南昌航空大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是我个人在导师指导下，在南昌航空大学攻读

3、硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确地说明并表示了谢意。本声明的法律结果将完全由本人承担。签名：日期：南昌航空大学硕士学位论文使用授权书本论文的研究成果归南昌航空大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解南昌航空大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分

4、内容。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）签名：导师签名：日期：万方数据摘要近年来，分布式光纤传感技术已经引起了人们的关注，它具有巨大的市场潜力，可望在管道、桥梁、大坝、电缆等领域获得广泛运用。本文介绍了光纤中瑞利散射、布里渊散射、以及拉曼散射的产生原理，详细论述了基于三种散射的分布式光纤传感系统的传感原理。本文对基于Golay互补序列的分布式光纤传感系统进行了研究，对传统的编码增益结论进行了修正。传统结论认为编码增益与码长的平方根成正比，然而，

5、研究结果表明，这只是在散粒噪声功率远小于热噪声功率的情况下才是正确的，即信号非常弱的情况下才适用。然而，随着码长的增加，散粒噪声功率的增加速度比热噪声功率的增加速度要快，因此，编码增益的增长速度将会随着编码长度的增加而逐渐下降。依据此理论，本文对基于Golay互补序列的分布式光纤传感系统进行了仿真。本文搭建了基于编码的分布式光纤传感系统，详细描述了系统的工作过程，给出了实验系统的结构框图，设计了基于FPGA的脉宽、码长、及周期都可调的单极性Golay互补序列参数化模块，详细阐述了高性能分布式光纤传感系统的构成及其关键技术，成功探测到了基于编码的分布式光纤传

6、感系统的瑞利散射曲线，准确定位到了光纤首尾端及10km断点位置。最后，通过实验证明，采用Golay互补序列编码的光脉冲，将其应用于分布式光纤传感系统中，可以在不降低分布式光纤传感系统的空间分辨率的前提下，提高系统的信噪比。关键词：分布式光纤传感系统，Golay互补序列，编码增益，信噪比，空间分辨率Ⅰ万方数据AbstractDistributedopticalfibersensingtechnologyhasattractedattentioninrecentyears.Ahugemarketpotentialwillemergeandthetechnolo

7、gywillbewidelyusedinthefieldofpipeline,bridge,dam,cable,etc.ThebasicprinciplesofRayleighscattering,BrillouinscatteringandRamanscatteringoccurredinopticalfiberareintroducedinthisthesis.Theprinciplesofthethreekindsofdistributedopticalfibersensingsystembasedonthesescatteringarediscus

8、sedindetail.Distributedopticalfib