基于mach-zehnder干涉仪分布式扰动传感器的定位方法研究

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1、劣宝京交硕士学位论文基于Mach．Zehnder干涉仪分布式扰动传感器的定位方法研究InvestigationonrecognizingeventpositioninFiber-opticDistributedDisturbanceSensorBasedonMach．．ZehnderInterferometer作者：陈京惠导师：娄淑琴教授北京交通大学2014年3月ⅢIIII[1lIIIl[1llIIIIIIIIIIlY2602538学位论文版权使用授权书一一一一本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权

2、北京交通大学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：豫汞恙导师签名：薹f磁{签字日期：加J坤年4-月话日签字日期：沙l怍p月玎日中图分类号：TN25UDC：学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于Mach—Zehnder干涉仪分布式扰动传感器的定位方法研究Investigationonrecognizingeventpositioni

3、nFiber-opticDistributedDisturbanceSensorBasedonM．ZInterferometer作者姓名：陈京惠导师姓名：娄淑琴学位类别：工学学科专业：通信与信息系统北京交通大学北尿父通大字2014年3月学号：11120063职称：教授学位级别：硕士研究方向：光纤传感致谢本论文的工作是在我的导师娄淑琴教授的悉心指导下完成的，娄淑琴教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。娄淑琴教授在学习和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此由衷感谢两年多来娄淑琴教授对我的关心和指导。娄淑琴教授悉心

4、指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向娄淑琴老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，王思远、常硕、曾璐璐、杨崇瑞等同学对我论文中的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外，也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。最后，再次感谢所有关心和帮助过我的老师和同学们，并向本文的评阅老师表示感谢，谢谢你们!北京交通大学硕士学位论文中文摘要摘要：分布式光纤扰动传感器具有灵敏度高，可以实现连续分布式传感检测等优势，在石油化工、生物医学、电力系统等各个领域

5、获得了广泛应用。目前国内外针对分布式扰动传感器有多种方案，其中，以基于Mach．Zehnder干涉仪结构为主流技术方案。Mach—Zehnder干涉仪分布式扰动传感器系统可实现传感光纤上任意一点的连续分布式检测，通过传感信号的时延估计获得扰动发生的位置。时延估计方法对Mach．Zehnder干涉仪光纤分布式扰动传感器系统的定位分辨率和定位误差具有重要影响。本文主要研究了Mach．Zehnder干涉仪光纤传感器中的定位方法，文中首先研究了Mach．Zehnder干涉仪分布式扰动传感器的发展现状，分析了其关键技术的研究进展，重点分析了

6、定位方法的研究情况以及存在的问题。介绍了双Mach．Zehnder干涉仪分布式扰动传感器的结构和各个组成部分，研究了相位调制原理，得到出射光波与扰动之间的关系式；研究了利用了两路传感信号间的时延差来估计扰动位置的原理，并推导了扰动位置与时延差之间的关系式。其次研究了互相关定位方法和倒谱定位方法原理，以及在双Mach．Zehnder干涉仪光纤分布式扰动传感系统中的应用。并针对减小传统互相关定位误差，提出了一种基于李萨如图定位方法对传感系统的扰动进行定位。通过对采集的传感信号的李萨如图进行处理，得到李萨如图形中的拟合椭圆，研究了拟合椭

7、圆参数和时延之间的关系。研究结果表明：椭圆长半轴和短半轴随时延呈现出线性的变化关系，椭圆短半轴对时延的变化更为敏感，通过测量拟合椭圆的短半轴可以对传感系统的扰动进行定位。实验结果表明，本文所提出的李萨如图时延估计方法能够取得比互相关更小的定位误差，可以为光纤分布式扰动传感系统的定位方法提供有益的参考。关键词：分布式光纤传感技术：Mach．Zehnder干涉仪；时延；李萨如图；定位误差分类号：TN2北京交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACT：Thedistributedopticaldisturbancesensorb

8、asedonfiber-opticinterferometerwithahighsensitivityandtheadvantagesofthecontinuousdistributedlocationdetection，hasawiderange