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光频域反射(OFDR)作为一种先进的分布式光纤传感技术,与光时域反射(OTDR)相比,有着高空间分辨率、高传感精度、高灵敏度的特点,在军事和民用领域中有着广泛的应用。本文首先介绍了OFDR系统的基本组成和工作原理,讨论了其主要参数,分析了光纤瑞利散射传感理论;然后研究了光源非线性扫频效应及其补偿方法,最终搭建了OFDR分布式应力传感实验系统并进行了相关实验。论文的主要内容如下:1.阐述了OFDR分布式应力传感理论。以M-Z干涉仪结构为基础,对OFDR系统进行了理论分析,研究了可用于应力传感的瑞利散射光谱理论。结果表明:OFDR可通过拍频频率确定待测点位置;而外界应力、温度变化会使光纤瑞利散射光谱发生漂移,且漂移量大小正比于应力、温度变化值。2.研究了OFDR光源非线性扫频效应及其补偿方法。以相位噪声模型为基础,分析了光源非线性扫频效应对OFDR系统的影响,采用了去斜滤波器、非均匀快速傅里叶变换、一维插值等三种补偿方法,进行了软件仿真和实验测试,结果表明:去斜滤波器仅适用于非线性效应较小的情况;非均匀快速傅里叶变换在长距离补偿时效果不理想;一维插值在非线性效应较大和长距离测量中,补偿效果最好,空间分辨率显著提高,更适用于OFDR分布式应力传感。3.开展了OFDR分布式应力传感实验研究。实验中进行了分布式应力传感,在测量距离31 m时应力空间分辨率达5 mm,而测量距离180 m时由于光源非线性效应变强应力空间分辨率为13.4 cm,应力差测量范围从-400 g到400 g,应力测量分辨率为0.25 g,应力测量精度为8.48%,拟合优度2R=0.99999下的互相关峰波长漂移量与应力差值的比例系数为13.135 pm/g。