【摘 要】
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在传感器朝向智能化和网络化趋势发展的今天,分布式光纤传感技术因其具有抗电磁干扰、稳定性好和响应时间短的优势,引起了广泛的关注。光频域反射技术（Optical frequency-domain reflectometry,OFDR）作为分布式光纤传感技术的一个分支,具有高信噪比、高灵敏度,和高空间分辨率的优点而被广泛应用在光纤通信、石油化工、电力电子及生物医药等多个领域中。OFDR分布式系统可以用于
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在传感器朝向智能化和网络化趋势发展的今天,分布式光纤传感技术因其具有抗电磁干扰、稳定性好和响应时间短的优势,引起了广泛的关注。光频域反射技术（Optical frequency-domain reflectometry,OFDR）作为分布式光纤传感技术的一个分支,具有高信噪比、高灵敏度,和高空间分辨率的优点而被广泛应用在光纤通信、石油化工、电力电子及生物医药等多个领域中。OFDR分布式系统可以用于光纤链路检测以及实现对温度、应变等物理量的分布式传感,它的空间分辨率非常高,能够达到毫米量级,本文的主要内容如下:首先研究了光纤中背向瑞利散射的传感原理并自主搭建了OFDR系统。对于OFDR系统中光源波长非线性调谐采用辅助干涉仪的硬件补偿方法,将辅助干涉仪输出作为数据采集卡的触发信号,消除了非线性扫频对空间分辨率和定位带来的影响。针对偏振衰落效应,使用偏振分集接收消除了偏振衰落现象。接着设计程序完成对激光光源和数据采集卡的联合控制,实现了OFDR系统光纤链路检测的功能;对应变和温度两个物理量进行标定,设计实验完成了对应变的分布式测量,研究了光源扫频宽度和数据处理中子集长度对应变测量精度、空间分辨率的影响,最终OFDR系统空间分辨率达到2.7mm,应变测量的标准偏差为1.19με。然后利用图形处理器进行加速计算,优化OFDR中数据处理程序,数据处理部分程序运行时间由几分钟缩短至不到一秒钟,实现了系统对应变的实时测量。最后研究了OFDR系统在振动干扰下的应变测量,发现在前段光纤受到扰动的情况下,后段光纤应变测量误差大大增加,并探索了造成这一结果的根本原因。
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