光纤预警系统中振动信号受复杂地表环境的影响研究

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1、光纤预警系统中振动信号受复杂地表环境的影响研究王放2015年12月中图分类号：TN253UDC分类号：621.39光纤预警系统中振动信号受复杂地表环境的影响研究作者姓名王放学院名称光电学院指导教师邢冀川讲师答辩委员会主席辛建国教授申请学位工学硕士学科专业电子科学与技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月4日SynthesisandApplicationontextileoftheShapeMemoryPolyurethaneCandidateName：WangFangSchoolorDepartment:SchoolofOptoelectronicsFacultyMentor:

2、Lecturer.XingJichuanChair,ThesisCommittee：Prof.XinJianguoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ElectronicScienceandTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January4，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大

3、学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着工业的迅速发展和能源结构的不断变化，石油和天然气在整个能源中占比逐渐增大，因此保证石油天然气的安全运输也日趋重要。现今，基于后向瑞利散射原理的分布式光纤传感系统逐渐运用在管道安全预警方面，它可以实现对长距离油气管道的安全监测。我国幅员辽阔、地形复杂，油气管道分布在不同的地表环境下，因此光纤预警系统也随之分布。不同的地表环境因素如温度、含水量等都有可能对光纤预警系统的信号采集影响。本文对此进行研究来分析地表环

4、境的因素（如温度、含水量等）的差异对光纤系统信号采集的影响，进而提高光纤预警系统的灵敏度与准确性。本文首先阐述了光纤预警系统的基本机理和主要技术；然后从土壤振动、光纤传感以及环境改变三个方面对光纤预警系统受到环境的影响这一研究课题进行了理论分析，其中在土壤振动方面采用了弹性半空间理论等力学理论，在光纤传感方面采用了基本的光纤原理，在环境改变中主要研究了温度和含水量这两个主要因素改变对土壤振动和光纤传感的影响，通过对以上三方面的理论研究建立了整个系统的数学模型，然后应用MATLAB软件对该模型进行了仿真，分析了这两个环境因素改变对整个系统的影响；最后通过现场实验，用光纤预警系统采集相同振源在地

5、表环境不同的情况下的信号进行处理，与系统仿真的结果进行对比得出最终结论。实验初步表明，在零摄氏度以上时土壤振动信号的峰值光功率随温度上升增大，随含水量增大变小，这两个结果与理论分析与模拟仿真相一致，由此说明了光纤预警系统中的振动信号会受土壤环境改变的影响，为进一步完善光纤预警系统提供了理论支持。关键词：分布式光纤传感；土壤环境；后向瑞利散射；振动信号I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofindustryandthecontinuouschangesintheenergystructure,theproportionoftheoilandn

6、aturalgasgraduallyincreases,sothesafetransportationoftheoilandgasisbecomingmoreandmoreimportant.Nowadays,distributedopticalfibersensingsystembasedontheprincipleofbackwardRayleighscatteringisgraduallyusedinthesecurityofpipelineanditcanrealizethemonitoringforlong-distanceoilandgaspipeline.Ourcountryh

7、asavastterritoryandcomplexterrain.Thedistributionofoilandgaspipelinesisindifferentsurfaceconditionsandtheopticalfiberearlywarningsystemisalsodistributed.Differentsurfaceenvironmentalfactors,suchastemperatur