分布式光纤传感器的特性研究

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分布式光纤传感技术是一种新型传感技术,它具有其它传感技术所无法比拟的优点,是目前传感技术研究领域的热点。利用分布式光纤传感系统进行油气管道的检测,具有广阔的应用前景。 本文在理论方面,首先研究了分布式光纤传感技术的基本特点和内容,对光纤传感的国内外研究状况及历史溯源做出了归纳,并对光纤传感技术的未来发展进行了展望;总结了传感光源的种类、特性及应用,研究了激光器二极管本身参数及其输出脉冲的各项指标;分析了光探测器的系统组成和光电转换的原理,并评价了探测器的性能;对几种常用的光纤干涉仪进行了简要介绍并比较了它们的传感性能;使用Matlab对马赫一曾德尔光纤干涉系统的偏振现象进行了理论仿真,从而阐述了分布式光纤传感器的偏振信号衰落的成因及现象;研究了现代偏振控制器的原理及其发展应用。 在实验方面,搭建了基于马赫一曾德尔原理的分布式干涉装置,根据光探测器原理制作了光电转换电路;观察并分析了光纤干涉仪在长距离传感条件下的偏振衰落现象;重点研究了美国通用光学公司的动态偏振控制器PolaRITE II的原理及性能,并设计了一套控制输入光的偏振态的实验方法;通过使用偏振控制器很好的抑制了偏振衰落现象,从而证明了偏振控制器在光纤传感中的重要作用。 在现场应用方面,研究了石油管道检测系统的总体构成,在河北省的固安及采育两个检测基地分别搭建了分布式光纤传感系统用于石油管道检测。以固安县为总站,铺设了20km光缆,通过数据采集和仿真,着重分析了在长距离且工程极其复杂的条件下的光纤偏振特性;以采育县为另一总站,铺设了49km光缆,结合光纤传感和美国NI公司的虚拟仪器进行分析,阐述了分布式光纤传感的定位技术。
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