混沌激光布里渊相干域反射技术的分布式温度传感研究

摘要

在分布式光纤传感系统中，光纤即作为传感元件又作为传输介质，通过探测光纤中的后向散射信号来实现分布式的传感测量。在建筑、石油、煤矿、电力、航空航天等领域分布式传感技术都具有重要的应用。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术具有可同时测量温度和应变且精度高的优点，但其存在难以同时实现高空间分辨率与长距离传感测量的问题。
　　本文提出了一种混沌激光布里渊光相干域反射(chaotic Brillouinoptical coherence domain reflectometry)的分布式光纤温度传感系统方案，主要完成以下具体工作:
　　(1)介绍了单点式、准分布式和分布式光纤传感器的基本工作原理。详细分析了基于布里渊时域和相关域的分布式传感技术优缺点，进而提出一种可以同时兼顾高空间分辨率和长距离传感测量的新方法;
　　(2)由混沌激光具有的低相干长度特性出发，对chaotic-BOCDR分布式光纤传感原理进行了理论分析;
　　(3)对混沌激光的产生及混沌激光的布里渊散射光特性进行实验研究，包括注入功率、调制幅度和偏振态对混沌布里渊散射光的影响;
　　(4)构建了混沌激光布里渊光相干域反射的温度传感实验系统。详细介绍了实验装置以及工作原理，研究了混沌布里渊散射光和温度的变化关系。最后进行了温度传感实验，获得沿待测光纤的温度分布情况;
　　(5)分析和讨论了本方案的优势和现存的问题，并对下一步工作提出优化的方法。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 光纤传感器分类

1．2．1 单点式光纤传感器

1．2．2 准分布式光纤传感器

1．2．3 分布式光纤传感器

1．3 布里渊散射传感系统的研究现状和发展趋势

1．3．1 基于布里渊散射传感的基本原理

1．3．2 国内外研究现状及发展趋势

1．4 本文研究的主要内容

第二章 混沌激光的产生及混沌布里渊散射光的特性

2．1 引言

2．2 混沌激光的特性及应用

2．2．1 混沌激光的特性

2．2．2 混沌激光的主要应用

2．3 混沌激光传感测量原理分析

2．4 混沌激光的产生及混沌布里渊散射光的特性分析

2．4．1 混沌激光源

2．4．2 实验装置

2．4．3 调制幅度与混沌布里渊散射光的关系

2．4．4 注入功率与混沌布里渊散射光的关系

2．4．5 偏振态对混沌布里渊散射光的影响

2．5 本章小结

第三章 混沌激光布里渊光相干域反射的温度传感实验研究

3．1 引言

3．2 实验装置与工作原理

3．3 实验结果与讨论

3．3．1 混沌激光的特性分析

3．3．2 混沌布里渊频移和温度的关系

3．3．3 分布式温度传感测量结果

3．4 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文