基于保偏光纖拍長(zhǎng)測(cè)量的分布式傳感技術(shù)研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，迫切需要研究具有高靈敏度、超高空間分辨率（mm量級(jí)）的分布式光纖傳感器。基于光頻域反射（Optical FrequencyDomain Reflectometry，OFDR）探測(cè)的傳感系統(tǒng)由于接收靈敏度高、空間分辨率與接收機(jī)帶寬成反比等顯著特點(diǎn)，成為光纖傳感領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。
　　論文提出一種采用保偏光纖拍長(zhǎng)測(cè)量，結(jié)合 OFDR系統(tǒng)探測(cè)，實(shí)現(xiàn)超高空間分辨率的分布式光纖壓力傳感方法。依據(jù)偏振耦合模理論建立

2、了保偏光纖拍長(zhǎng)與外部壓力的關(guān)系模型，通過(guò)仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究了拍長(zhǎng)與壓力的變化關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)、制作了掃頻窄線寬光源，搭建了 OFDR系統(tǒng)，并進(jìn)一步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要內(nèi)容如下：
　　1．基于彈光效應(yīng)和偏振耦合模原理建立了外部壓力與保偏光纖拍長(zhǎng)的關(guān)系模型，獲得了拍長(zhǎng)隨外部壓力變化的計(jì)算式。采用Sagnac干涉保偏光纖拍長(zhǎng)測(cè)量方法，通過(guò)理論仿真獲得了當(dāng)外力大小一定時(shí)，保偏光纖的拍長(zhǎng)隨著壓力作用角θ的改變呈現(xiàn)出以π為周期的正弦變化；

3、當(dāng)作用角θ一定時(shí)，拍長(zhǎng)隨壓力的變化表現(xiàn)為近似線性關(guān)系的結(jié)論。結(jié)論為傳感系統(tǒng)的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　2．提出了一種基于混合Sagnac環(huán)測(cè)拍長(zhǎng)的壓力測(cè)試方法。設(shè)計(jì)制作壓力施加裝置，對(duì)該方法進(jìn)行壓力測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析一致。
　　3．依據(jù)光外差探測(cè)原理，研究了保偏光纖拍長(zhǎng)測(cè)量結(jié)合OFDR系統(tǒng)探測(cè)的光纖壓力傳感原理、系統(tǒng)組成。通過(guò)仿真分析，在理論上提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)壓力高分辨率定位與定量測(cè)量的分布式光纖壓力傳感器。