光纤布里渊传感信号检测技术的研究

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1、ResearchonDetectionTechnologyofFiberBrillouinScatteringSignalByXiaoruiLiADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangUniversityMarch,2013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工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发

2、表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机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了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中图分类

3、号TP277学校代码10356UDC535密级公开硕士学位论文MASTERDISSERTATION光纤布里渊传感信号的检测技术研究ResearchonDetectionTechnologyofFiberBrillouinScatteringSignal作者李小瑞导师龚华平申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业光学工程研究方向光纤传感技术二〇一三年三月致谢光阴荏苒，研究生学习即将结束，两半年的学习生涯使我受益良多。在硕士毕业论文完成之际，谨借此机会向我的父母、老师，亲朋好友及同学表示衷心的感谢。首先要感谢我的导师龚华平老师，从论文的选题、研究工作的进展及论文的完成都倾注

4、了导师的细心指导。在我攻读硕士学位期间，在学习上和生活上都给了我很大的帮助。龚老师以其严谨的治学风格、渊博的学术知识、开阔的思维、对待科研教育的认真负责、创新的态度，使我受益匪浅。谨此向龚华平老师表示我衷心的谢意和敬意。感谢光纤传感实验室的董新永、赵春柳、金永兴、李裔、倪凯、康娟、沈常宇、王剑锋、余向东等老师，老师们无论从学术上还是生活上都给予我很多的帮助，在实验遇到困难的时候，各位老师提出了宝贵的意见和极大的鼓励。感谢和我一起走过两年半研究生生涯的全体10级光电专业同窗，感谢他们对我的帮助，鼓励和支持。感谢我的师兄李书华、屠于梦，师弟曹丛、宋海峰、杨效，感谢徐汉锋、吴逸萍

5、等其他同学朋友，正是他们在学习和生活上的支持和鼓励，使我不断的进步，也给我的研究生生活增添了许多乐趣。我特别要感谢我亲爱的父母和亲人，感谢他们对我无私的奉献，对我的支持。我会继续前行，用最好的成绩报答他们。最后要特别感谢参与我论文评审和答辩的各位老师，给了一个我审视两年多学习成果的机会。再一次感谢所有关心和帮助过我的人，愿他们身体健康，生活幸福！李小瑞2013年3月光纤布里渊传感信号的检测技术研究摘要：布里渊光时域反射(BOTDR)技术将光时域反射和自发布里渊散射效应融合起来进行传感测量，结构简单。在民用设施、环境监测、航空航天工业、电力监控和岩土工程等方面都有巨大应用潜力

6、。本论文结合实验室进行的国家973项目子课进行光纤中微弱布里渊散射信号的检测技术研究。基于光相干检测的原理设计了一种新型BOTDR系统，旨在解决现有技术中布里渊散射光信号弱，技术复杂、成本高的问题，为研制新型的布里渊传感器奠定基础。本论文的主要研究内容和创新点包括：（1）分析了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术研究背景、意义及发展状况；着重论述了BOTDR技术研究现状；分析了光纤中布里渊散射谱特性和传感机理，建立布里渊散射与温度和应变的对应关系，为BOTDR系统的研发奠定基础。（2）建立基于快速傅里叶变换(FFT)频谱分析技术的BOTDR仿真系统，并利用Matlab进行传感

7、信号FFT仿真。研究多次累加平均提高信噪比的方法，分析采样率、FFT点数、累加平均次数等因素对频率解调精度的影响。（3）搭建相干检测的BOTDR系统并进行光路测试，通过在参考光路引入单波长布里渊环形激光器，与背向自发布里渊散射信号相干，将11GHz的高频布里渊传感信号移到200MHz以内，并分析了系统的性能指标。（4）利用LabVIEW开发平台编程实现相干检测信号的采集及FFT实时频谱分析，并通过多次累加提高信噪比。对25Km传感光纤上的BOTDR相干信号频率解调结果进行了分析，并讨论了系统中存在的主要问题。关键词