基于布里渊散射的分布传感技术研究

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1、中文摘要管道运输系统作为～种安全、经济的运输方法已广泛应用于石油、天然气等工业部门中，然而近年来输油管道被打孔盗油案件时有发生，造成了巨大的经济损失，这使得油气管线自动监测技术变得日益重要。本文针对现有的石油、天然气管道安全检测技术存在的只能在泄漏后进行报警、定位的问题，提出了一种有效可行的基于布里渊散射光时域反射(BOTDR)技术的分布式光纤温度／应变传感系统——相干自外差布里渊散射分布式光纤传感系统，并完成了部分实验研究。本文就目前分布式光纤传感研究中的热点进行分析比较，确立了课题研究方向，结合

2、课题研究重点，对光纤中自发布里渊散射及其传感机理进行了较为深入的理论分析，提出了利用布里渊散射和瑞利散射信号的强度比，臣lJLandau．PlaczekRatio(LI冲)实现温度／应变同时测量的方法，能够有效抑制光路上的各种损耗对布里渊散射光功率的影响，针对提出的系统整体设计方案进行了主要子系统的详细分析和相关器件的选择，提出了在电域里对布里渊频谱进行扫描实现布里渊频移的测量，并对系统的空间分辨率、信噪比、应变／温度分辨率、系统时间分辨率等主要性能参数做了重点分析和计算，利用VerilogHDL硬

3、件描述语言在QuartusII5．1FPGA开发平台下完成了脉冲的产生，设计了脉冲整形、放大电路，最后根据设计方案搭建系统，完成了受激布里渊散射阈值和布里渊频移的测量等部分实验工作，为系统下一步工作的展开打下坚实的基础。‘关键词：分布式光纤传感BOTDR相干自外差布里渊频移LRPABSTRACTThepipelinetransportsystemasasafeandeconomicalmethodoftransportationhasbeenwidelyusedinpetroleum，natural

4、gasandotherindustrialsectors，however,inrecentyearsthecasesofoilstealingbydrillingalongtheoilpipelineOCCUrfromtimetotimeandresultinenormouseconomicloss，whichmakesautomaticmonitoringtechniqueofoilandgaspipelinesbecomesincreasinglyimportant．Inthispaper,fa

5、cingtotheproblemofthatbealarmedandlocatedonlyaftertheleakintheexistingsecuritydetectiontechniqueofoil／gaspipelines，webringforwardaneffectiveandviabledistributedfibersensingfortemperatureandstrainsystemthatbasedonBOTDR,whichisCoherentSelfoHeterodynedist

6、ributedfibersensingsystem，andcompletesomeexperimentalstudy．Inthispaper,weanalysethecurrenthotspotstudyofdistributedfibersensingtOestablishtheresearchdirectionofourstudy,makedeeplyanalysisforthetheoreticsofspontaneousBrillouinscatteringandthemechanismof

7、itssensingandadvanceamethodofthetemperature／strainmeasurementatthesametimeusingBrillouinscatteringandRayleighscatteringsignalintensityratio，thatisLandau．PlaczekRatio0-R_O)，whichcaneffectivelyinhibittheimpactsofvariouslosstotheBrillouinscatteringsignali

8、ntensity．Thenwehaveadetailedanalysisofthemainsubsystemsandthechoiceofdevices，andintruducethedesignoftheBrillouinfrequencyshiftmeasurementthatbyscanningtheBrillouinspectruminelectricalfield．Thenfocusonthemainperformanceparametersofsystem