【摘 要】
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本文介绍了分布式光纤传感技术的发展背景和现状,主要阐述了布里渊光时域分析(BOTDA)的研究现状,论述了光纤中的布里渊散射特性,揭示了其与温度和应变的关系。分析了基于编码
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本文介绍了分布式光纤传感技术的发展背景和现状,主要阐述了布里渊光时域分析(BOTDA)的研究现状,论述了光纤中的布里渊散射特性,揭示了其与温度和应变的关系。分析了基于编码的瑞利BOTDA的传感理论及性能,并对编码瑞利BOTDA实验系统进行了研究与设计。首先针对编码瑞利BOTDA系统中的编码技术即格雷码和Simplex(简称S)码技术进行了简单介绍,分析其编解码原理;深入研究格雷码和S码在瑞利BOTDA系统中的实现方法,并对编码瑞利BOTDA系统的信噪比改善量进行了理论分析和仿真验证。其次分析了基于雪崩光电二极管(APD)检测和S编码的瑞利BOTDA系统中的两种噪声,随机散粒噪声和热噪声。随机散粒噪声功率和信号功率有关,而热噪声功率主要取决于APD光电检测器的性能、与信号功率无关。由系统中与两种噪声相关的电流波动的方差和S码的编解码规则可得编码系统的均方误差,由此推导了系统信噪比和编码增益公式,并利用MATLAB进行了仿真验证。最后设计了格雷码瑞利BOTDA实验系统,重点设计的部分是系统的编解码部分。在设计编码系统前先进行了单脉冲编码瑞利BOTDA系统的设计和测量。理论分析了受激布里渊散射(SBS)瞬态耦合波方程对非归零(NRZ)码和归零(RZ)码系统中声波场幅度和布里渊增益的影响,进行了NRZ和RZ的格雷码瑞利BOTDA系统的实验研究。
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