文档介绍：布里渊光纤传感中信号检测技术研究
摘要
本文对分布式光纤传感技术特别是基于布里渊散射的分布式光纤传感技术的发展、
研究现状及传感机理进行了研究;结合课题研究重点对布里渊光纤传感信号检测技术进
行了较深入的探讨;在此基础上提出了一种新型的基于自发布里渊散射的双光纤相干外
差检测布里渊频移的传感系统,并对其信号处理部分给出了简单描述。针对所提出的基
于自发布里渊散射的双光纤相干外差检测布里渊频移的传感系统要求,完成了对环形光
纤激光器的研究,进而完成对半导体泵浦源驱动电路的设计和制作,驱动电路实现了温
度的自动控制和功率的自动控制以及功率的连续可调,以及系统中传感用光源即光纤激
光器的选型、设计和制作。
关键词:自发布里渊散射,布里渊频移,分布式光纤传感技术,光时域反射
I
布里渊光纤传感中信号检测技术研究
ABSTRACT
The development and the recent status of the distributed optical fiber sensing technology,
especially the distributed optical fiber sensing technology and principle based on Brillouin
scattering has been discussed. Combining the emphasis of the project, the Brillouin fiber
sensensing measurement techiniques have been analyzed and studied deeply. On the basis of
theoretical discussion, a new distributed optical fiber sensing system with double fibers
coherent heterodyne has been advanced, at the same time part of experiment about fiber laser
and diod laser driver circuit has pleted.
Chen Fang (Optical engineering)
Directed by prof. Wan Shengpeng
KEY WORDS: Spontaneous Brilouin Scattering, Brillouin Frequency Shift, Distributed
Optical Fiber Sensing technology, OTDR
II
布里渊光纤传感中信号检测技术研究
第一章分布式光纤传感技术的发展及研究现状
引言
光纤传感技术是伴随着光通信技术的发展而逐步形成的。在光通信系统中,光纤被用
作远距离传输光波信号的媒质,显然,在这类应用中,光纤传输的光信号受外界干扰越小
越好。但是,在实际的光传输过程中,光纤易受外界环境因素影响,如温度、压力、电磁
场等外界条件的变化将引起光纤中传输的光的参数如光强、相位、频率、偏振、波长等的
变化。因此,人们发现,如果能测出光波这些参数的变化,就可以得到导致光波参数变化
的各种物理量,于是产生了光纤传感技术。
与传统的各类传感器相比,光纤传感器有一系列独特的优点[1]:
(1) 光纤质软可弯曲、损耗低,可以利用很长的光纤来增大敏感范围,提高灵敏度,
而传感系统的体积和重量不会显著增大。
(2) 绝缘性高,耐电磁干扰、雷电和噪声,耐高低温,耐水、火、化学药品,应用时
无接地点,不产生电火花,使用安全。
(3) 利用光波动参数特别是相位变化来测量物理量能获得很高的灵敏度。
(4) 光纤元件本身既是探测元件又是传输元件。可以在光纤干线上连接许多光纤传感
敏感单元组成大范围的遥感系统,进行分布式检测。
由于这些优点,光纤传感技术的研究成为传感领域研究重点及热点,目前用作位移、
速度、加速度、转动、流量、压力、温度、电流、电压、磁场等物理量传感测量的各类光
传感器相继出现并得到广泛应用。
更重要的是,利用光纤的一维特性进行测量的技术——分布式光纤传感技术为分布式
传感测量提供了一种有效的手段。利用分布式