外差检测布里渊分布型光纤温度和应变传感及信号处理技术研究

摘要

本文综述了布里渊分布型光纤传感技术的研究现状，从理论上研究了布里渊频移和强度与光纤温度和应变的依赖关系。设计了一套外差检测式光纤温度和应变同时传感系统，以电光调制器性能测试为依据，优化了系统参数，实现了采用声光调制的背向散射时域波形的测量。针对布里渊信号的特点，在Labview7.1开发环境中，利用同步叠加平均消噪方法实现了对微弱高频信号的有效提取。利用Morlet小波变换实现了对仿真布里渊信号包络的提取，并用matlab进行数值模拟，给出了仿真结果。基于Levenberg—Marquardt(LM)算法，完成了布里渊信号模型未知参数的估计，证明了LM算法可以实现布里渊散射谱的精确拟合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状分析

1.2.1声光移频BOTDR

1.2.2电光移频BOTDR

1.2.3微波外差检测BOTDR

1.2.4分布式光纤传感系统的信号处理技术

1.3本论文的主要研究内容

第二章外差检测布里渊分布型光纤温度和应变传感系统

2.1传感原理

2.1.1布里渊频移的温度和应变特性

2.1.2布里渊强度的温度和应变特性

2.2传感模型

2.3传感系统整体设计

2.4 EOM的工作原理及性能测试

2.4.1 EOM工作原理

2.4.2对EOM调制的控制方案

2.4.3 EOM性能测试

2.5光时域反射波形的测量

2.5.1 AOM工作原理

2.5.2前向光路调试

2.5.3光时域反射波形测量

2.6小结

第三章信号处理系统基本原理

3.1被测信号特点

3.2微弱信号检测的基本原理和方法

3.2.1叠加平均

3.2.2递推式叠加平均

3.2.3 Morlet小波变换

3.3洛伦兹拟合

3.3.1布里渊散射谱模型

3.3.2 LM算法

3.4小结

第四章信号处理系统实验结果

4.1信号处理子系统的设计思想

4.2 Labview开发平台

4.3数据采集卡性能测试

4.4叠加平均去噪测试实验与结果分析

4.4.1叠加平均去噪的Labview设计

4.5基于Morlet小波变换的实验与结果分析

4.5.1仿真信号源

4.5.2 Morlet小波变换包络检波仿真

4.6洛伦兹拟合测试实验与结果分析

4.6.1利用lsqnonlin()函数实现LM算法

4.6.2自编LM算法

4.7小结

第五章总结及工作展望

5.1总结

5.2下一步工作展望

参考文献

致 谢

附 录

在学期间发表的学术论文和参加科研情况