基于宽带光源的分布式光纤传感器对动态信号的检测

发布时间：2020-12-15 23:44

　　分布式光纤传感器由于具有结构轻巧、价廉质优、抗电磁、耐腐蚀、便于远程测量、传输容量大等优点,得到了广泛的关注和研究,并在各个领域的传感监测上取得了一定成就。其中基于干涉仪的分布式光纤传感器检测时以光波波长为度量单位,对外界参量极其敏感,灵敏度高,尤其是白光干涉型传感器,还可以为传感器的绝对位置测量提供有利的解决方案,这是其他基于干涉仪的分布式光纤传感器所无法实现的。但随着传感技术日新月异,人们对可探测信号的需求已从静态、半动态逐渐扩展到动态、快速变化等方面,如化学反应、分子转换等其他瞬态现象,所以快速实时信号检测是一个极大的挑战。另外,白光干涉技术传感方案虽优化了很多,如发展了高性能、高速率的机械扫描技术以及电子扫描技术等,但是很难从根本上解决扫描速率和分辨率相互制约的难题,所以探索一种动态信号检测的干涉传感器是十分有意义的。首先根据干涉型传感理论,本文搭建了基于迈克尔逊干涉仪的干涉仪实验光路,实现了基于宽带ASE光源的白光干涉仪和基于单波长激光器的常见的干涉仪。但是,它的性能严重受限于机械扫描部件,不仅扫描速度慢,而且稳定性差。旨在改善干涉型传感对动态信号检测存在的速率和稳定性的问题... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 分布式光纤传感器概述
        1.1.1 分布式光纤传感器优点
        1.1.2 分布式光纤传感器分类
    1.2 国内外分布式光纤传感技术研究现状
        1.2.1 国外分布式光纤传感技术研究现状
        1.2.2 国内分布式光纤传感技术研究现状
    1.3 研究背景和意义
    1.4 论文主要章节
2 干涉型分布式光纤传感技术的理论和实验研究
    2.1 干涉型传感器常见分类
        2.1.1 迈克尔逊干涉仪
        2.1.2 马赫-增德尔干涉仪
        2.1.3 萨格纳克干涉仪
    2.2 基于白光干涉传感器的调制原理
        2.2.1 光的干涉原理
        2.2.2 应变传感原理
        2.2.3 白光迈克尔逊应变传感原理
        2.2.4 偏振态的影响
    2.3 基于白光干涉传感器的准分布式测量原理
    2.4 基于迈克尔逊干涉仪传感器的实验研究
        2.4.1 迈克尔逊干涉传感实验系统搭建
        2.4.2 迈克尔逊干涉传感实验结果分析
        2.4.3 白光干涉的优点和不足
    2.5 本章小结
3 基于色散扫描的干涉型传感器设计与分析
    3.1 色散扫描系统基础理论
        3.1.1 色散基础理论
        3.1.2 ADFT应用
        3.1.3 ADFT频域和时域映射关系
    3.2 基于色散扫描系统设计
        3.2.1 色散扫描系统结构
        3.2.2 色散扫描系统工作原理
    3.3 基于色散扫描系统优点及应用
        3.3.1 色散扫描系统优点
        3.3.2 色散扫描系统应用
    3.4 本章小结
4 基于色散扫描的干涉型传感系统设计和实现
    4.1 OptiSystem简介
        4.1.1 功能介绍与应用
        4.1.2 模块介绍与应用
    4.2 基于OptiSystem的色散扫描系统模块设计
        4.2.1 光源模块
        4.2.2 接收模块
        4.2.3 涉模块
    4.3 色散扫描系统设计和测试
        4.3.1 色散扫描系统结构1基于相干光源的设计和测试
        4.3.2 色散扫描系统结构1基于非相干光源的设计和测试
        4.3.3 色散扫描系统结构2基于相干光源的设计和测试
        4.3.4 色散扫描系统结构2基于非相干光源的设计和测试
    4.4 基于色散扫描系统和波分复用分布式传感器的设计和测试
    4.5 色散扫描系统测试误差分析
        4.5.1 噪声影响
        4.5.2 偏振影响
    4.6 本章小结
5 总结和展望
    5.1 论文的主要研究内容和创新点
    5.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：2919107