基于布里渊散射的双参量分布式光纤传感系统研究

摘要

光纤传感技术是随着光纤通信技术的不断发展而逐渐形成的，与传统的传感器相比具有显著的优势。分布式光纤传感器是利用光波在光纤中传输的特性，可沿光纤长度方向连续地传感被测量的物理量（温度、压力和应力等），在现今的科学研究中得到了广大研究员的关注。由于基于光时域反射（OTDR）技术和布里渊光频域分析（BOFDA）技术的分布式光纤传感已经趋于完善，而基于布里渊光时域反射（BOTDR）分布式光纤传感技术的研究正在不断的深入，其应用前景和发展空间也在不断的扩大。
　　本论文首先简要介绍了分布式光纤传感的发展和研究现状、散射型分布式光纤传感器以及基于布里渊散射的温度和应变同时传感的研究现状。接着详细描述了布里渊散射的传感机理以及基于布里渊散射的分布式光纤传感的分类和特征参量。然后从理论上重点分析了布里渊散射对系统温度和应变的影响，在此基础上推导出了布里渊频移和强度与温度和应变之间的对应关系，最终得出光纤布里渊分布式传感系统的温度和应变同时测量的关系式。
　　通过详细的理论分析，提出了一种新型的BOTDR温度和应变测量系统，即基于LPR的外差检测系统，对该系统的BOTDR信号进行Matlab的仿真处理，并对整个BOTDR传感系统的性能做了详细的分析，根据理论推导计算出了该系统的信噪比，并且推导出了其温度和应变的分辨率；对该传感系统的空间分辨率、动态范围及测量时间做了详细的分析研究。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1引言

1.2分布式光纤传感技术

1.3基于布里渊散射的温度和应变同时测量研究现状

1.4本论文的主要工作及内容安排

第二章 布里渊散射分布式光纤传感的相关理论分析

2.1布里渊散射及其传感理论

2.2基于布里渊散射的分布式光纤传感的分类

2.3基于布里渊散射的分布式光纤传感的特征参量

2.4本章小结

第三章 布里渊分布式传感系统与温度和应变的关系

3.1布里渊散射的频移与温度和应变的关系

3.2布里渊散射的强度与温度和应变的关系

3.3光纤布里渊分布式传感系统的温度和应变同时测量

3.4本章小结

第四章 BOTDR双参量同时测量系统设计及性能分析

4.1系统结构设计与原理

4.2外差检测方法

4.3 BOTDR系统的信号处理

4.4 BOTDR系统性能分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1研究成果

5.2未来工作的展望

参考文献

致谢