分布式光纤布里渊传感系统的设计与优化分析.docx

原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：二益L 日 期：j堕址乒 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。 (必威体育官网网址论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 赴导师签名：龇 期： 型堕2 山东大学硕士学位论文目 山东大学硕士学位论文 目 录 摘要 ．I Al；STRACT ．II 第1章绪论 ．1 1．1引言 ．．1 1．2分布式光纤传感系统的发展 ～2 1．3散射型分布式温度应变传感技术的应用领域 ．．4 1．4论文的主要研究内容 ．．6 第2章分布式光纤布里渊传感技术的理论基础 ．．8 2．1光纤中的散射 一8 2．1．1瑞利散射 ．9 2．1．2拉曼散射 ．9 2．1．3布里渊散射 10 2．2基于受激布里渊散射传感的理论基础 12 2．3布里渊光时域分析技术的原理 14 2．4微波扫频技术原理 16 2．5本章小结 1 6 第3章分布式光纤布里渊传感系统的搭建 17 3．1分布式光纤布里渊传感系统的设计 17 3，1．1分布式光纤布里渊传感系统的结构 17 3．1．2分布式光纤布里渊传感系统的器件选择 18 3．2技术指标 24 3．2．1空问分辨率 24 3．2．2时间分辨率 25 3-2．3温度分辨率和应变分辨率 26 山东大学硕士学位论文3．2．4定位精度 山东大学硕士学位论文 3．2．4定位精度 27 3．3信号采集处理方案 ．27 3．3．1微波扫频器同步信号控制方法 27 3．3．2累加方法 28 3．4本章小结 29 第4章分布式光纤布里渊传感系统实验 30 4．1器件调试 30 4．1．1光源 30 4．1．2光电探测器 3 1 4．1．3数据采集卡 32 4．1．4电光调制器 34 4．1．5声光调制器 37 4．2受激布里渊散射现象 38 4．2．1点频设置下的受激布里渊散射现象 38 4．2．2扫频条件下的布里渊增益谱 39 4．3本章小结 40 第5章分布式光纤布里渊传感系统优化 41 5．1 FPGA系统总控 一41 5．2线型拟合的方法 43 5．3消除微波源功率波动影响 46 5．4本章小结 5 l 总结与展望 ．52 参考文献 ．．54 致 谢 6l 攻读硕士学位期间所获成果 。62 山东大学硕士学位论文CoNTENTS 山东大学硕士学位论文 CoNTENTS Abstract in Chinese I Abstract in English ．．II 1 Introduction ．．1 1．1 Foreword． ． ． ． ． ． ．．1 1．2 Research situations． ． ． ． ． ． ． ：1 1．3 Application fields．．． ．． ．．．． ．．．．．．．．．． ．．． ．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．． ．．．． ．．．．．．．．4 1．4 Main research contents． ． ． ． ． ． ．6 2 The theory of distributed optical fiber Brillouin sensing technology 8 2．1 Scattering in the optical fiber． ． ． ． 8 2．1．1 Rayleigh scattering ． ． ． ． ．．9 2．1．2 Raman scattering ． ．．．．．．．．．． ．．．． ．．．．． ．．．．． ． ．． ．．．．．．．．．．．． ．．9 2．1．3 Brillouin scattering． ． ． ． ．．．10 2．2 The theory of stimulated Brillouin scattering sensing ． ．．．．．．．．．．．．．．． ．． ．．．．．．．，．12 2．3 The principle of BOTDA．．． ．．．．． ． ．．． ．．．．． ．． ．．．．．．．．．．．． ．．．．． ．．14 2．4 The