基于偏振模耦合的分布式應力傳感研究.pdf

1、分布式光纖傳感是一種以光纖為傳感介質并獲取隨時間與空間分布信息的技術，其中基于光頻域反射（OFDR）并結合偏振模耦合的分布式應力傳感系統(tǒng)具有較高的空間分辨率。本論文首先對保偏光纖耦合強度與應力之間的關系進行了深入的研究；然后根據OFDR系統(tǒng)結構，分析了系統(tǒng)性能參數與相位噪聲模型，并對系統(tǒng)中可調諧光源非線性效應的影響進行了研究；最后搭建了基于OFDR與偏振模耦合相結合的分布式應力傳感系統(tǒng)實驗平臺，并進行了相關的實驗研究。主要內容如下：

2、r>　　1．根據彈光效應與偏振模耦合理論對保偏光纖耦合強度隨應力大小和角度的變化關系進行了理論推導，得到了偏振耦合強度與應力之間的解析式，并進行了相應的仿真分析和實驗驗證，結果表明：當應力大小F一定時，保偏光纖耦合強度h隨應力作用角度θ的變化呈現出以π/2為周期的正弦變化關系；當應力作用角度θ一定，且應力大小F較小時，保偏光纖耦合強度h隨應力大小F呈近似線性變化。
　　2．設計了基于M-Z干涉儀結構的OFDR光路系統(tǒng)，并研究了系統(tǒng)

3、相位噪聲模型與可調諧光源非線性效應的影響。深入分析了非均勻傅里葉變換、去斜濾波器、三次樣條插值等三種對光源非線性效應進行補償的算法，并采用Labview軟件分別對三種補償算法進行了模擬仿真，結果表明：三種補償方法均可實現對光源非線性效應的補償。其中，三次樣條插值算法具有原理簡單，運算精度更高等優(yōu)點，更適合于OFDR系統(tǒng)可調諧光源非線性效應的補償。
　　3．完成了基于OFDR的分布式應力傳感實驗系統(tǒng)的搭建與測試。實驗中通過對測試數據