铌酸锂波导电光调制器偏压控制及在botda系统中的应用

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1、硕士学位论文铌酸锂波导电光调制器偏压控制及在BOTDA系统中的应用AUTOBIASCONTROLFORMACH-ZEHNDERMODULATORANDITSAPPLICATIONINBOTDASYSTEM仝培霖哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP273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铌酸锂波导电光调制器偏压控制及在BOTDA系统中的应用硕士研究生：仝培霖导师：董永康研究员申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：航天学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP

2、273U.D.C.:535DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringAUTOBIASCONTROLFORMACH-ZEHNDERMODULATORANDITSAPPLICATIONINBOTDASYSTEMCandidate：PeilinTongSupervisor：Prof.DongYongkangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：Dept.ofOptoelectronicI

3、nformationScienceandTechnologyDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要分布式光纤传感具有重量轻、体积小、耐腐蚀、电绝缘性好、抗电磁干扰能力强和非入侵性等特点，并且能够同时对几十万个待测点进行测量，由于这一优势，分布式光纤传感在国防军事、能源探测、结构健康检测及工程预警等领域有着广泛的应用前景。采用电光晶体进行光信号调制是分布式光纤传感的核心技术，其调制效果直接影响传感系统的

4、性能，包括测量距离、空间分辨率及精度。然而由于系统中电光调制器易受外界环境因素影响，发生工作点漂移，从而影响整个光纤传感系统的性能。为了解决调制器工作不稳定问题，本文提出一种基于步进和专家PID控制的算法。理论研究调制器的工作原理，搭建偏压控制系统并对该系统在差分脉冲对布里渊光时域分析（DPP-BOTDA）系统中的应用进行了详细的研究，具体内容如下：1、理论研究电光调制器的特性，并进行仿真实验。分析调制器工作点漂移的原因和工作点漂移后对调制信号的影响。分别对BOTDA系统中脉冲调制和微波调制进行了理论分析和仿真研究。2、设计自动偏压系统，对该系统进行实验

5、验证。整个系统包含硬件模块和软件控制，硬件模块包括信号采集模块、信号处理模块、偏置电压输出模块和供电模块；软件部分包括硬件控制和数据算法处理。使用偏压控制系统对调制器进行控制，研究本系统对调制器工作点的锁定效果，包括锁定需要的时间、锁定的精度和锁定的稳定性。3、将所设计的偏压控制系统应用于DPP-BOTDA系统。使用BOTDA系统对悬臂梁的变形进行测试，对采集的数据进行处理，分析获得的布里渊增益谱三维图和布里渊中心频率曲线。关键词：电光调制器；自动偏压控制；PID算法；布里渊光时域分析-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractDistribut

6、edopticalfibersensorhassomecommonadvantageswithconventionalfiberopticsensor,suchaslightweight,smallsize,corrosionresistance,electricalinsulation,anti-electromagneticinterferenceability,non-invasiveandsoon,thistechniquealsocantesthundredsofthousandsofmeasurementpoints,Becauseoftho

7、seadvantages,distributedopticalfibersensorhasbroadapplicationprospects.instructuralhealthmonitoring,earlywarningproject,nationaldefensing,energyexploringandsoon.Lasermodulationwithelectro-opticmodulationisthecoretechnologyindistributedopticalfibersensing,whichdirectlyaffectsthesy

8、stem’smeasureddistance,spatialresolution