基于光学捷变频的动态分布式布里渊光纤传感技术研究

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1、硕士学位论文基于光学捷变频的动态分布式布里渊光纤传感技术研究DYNAMICDISTRIBUTEDBRILLOUINOPTICALFIBERSENSINGBASEDONOPTICALFREQUENCY-AGILETECHNOLOGY王本章哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：O437.2学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开工程硕士学位论文基于光学捷变频的动态分布式布里渊光纤传感技术研究硕士研究生：王本章导师：董永康研究员申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：电子科学与技术系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437.2U

2、.D.C.:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDYNAMICDISTRIBUTEDBRILLOUINOPTICALFIBERSENSINGBASEDONOPTICALFREQUENCY-AGILETECHNOLOGYCandidate：WangBenzhangSupervisor：Prof.DongYongkangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：Dept.ofOptoelectronicInforma

3、tionScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来光纤传感技术发展迅速，已经广泛应用于国防军事、灾害监测和土木结构健康监测等领域，成为国内外研究的热点。光纤本身既是信号传输通道又是传感器感应部分，所以可以实现分布式光纤传感，而且相比于其它传感器光纤传感技术还具有抗电磁干扰、抗腐蚀能力强、体积小、质量轻、分辨率高和灵敏度高等优点。布里渊光时域分析技术是分布式布里渊传感的代表，具有信噪比好、空间分辨率高

4、、传感距离远等优点。针对传统布里渊光时域分析技术测量时间较长，仅适用于静态测量的局限，本文面向动态分布式布里渊光纤传感，提出一种可行性强、实时监测的动态分布式布里渊光纤传感方案，具体内容如下：首先，利用任意波形发生器与电光调制晶体二阶边频调制输出光学捷变频信号，经过光纤布拉格光栅滤出光纤布里渊频移附近的下二阶边频作为探测光，对光纤布里渊增益谱进行快速测量，实现动态分布式布里渊光纤传感。其次，在双斜坡法数据处理的基础上，结合光学捷变频技术扩展出多个布里渊增益谱的斜坡，提出多斜坡法数据处理算法对光纤布里渊中心频移进行求解。多斜坡法数据处理可以实现实时的数据解调，并且扩展了斜坡法数据处理的解调范围，

5、实现大应变的光纤传感。最后，利用动态分布式布里渊光纤传感系统对光纤进行动态传感实验，采用多斜坡法进行数据处理，利用误差分析结果选择多斜坡法最佳的频率间隔，研究布里渊增益谱线宽的变化对多斜坡法数据处理的影响。关键词：光学捷变频；受激布里渊散射；动态分布式光纤传感；多斜坡法-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyearsthefibersensortechnologydevelopsrapidly,andithasalreadybeenwidelyusedinmanyareassuchasnationaldefenseandmilitary,disastermonit

6、oringandcivilstructuralhealthmonitoring.Nowthefibersensortechnologyattractstheattentionofmanyresearchers.Thefiberisnotonlythetransmittingchannelsforsignalbutalsothesensingpartofthesensors.Sothefibersensorscanrealizethedistributedsensing.Ithasmanyadvantagesoverothermethods,whichareresistancetoelectro

7、magneticinterference,strongcorrosionresistance,smallvolume,lightweight,highresolutionandhighsensitivity.BrillouinopticaltimedomainanalysistechnologyisarepresentativeoftheBrillouindistributedsensingtha