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《电子科技大学》 2006年
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布里渊散射分布式光纤传感器的理论分析和相关技术研究

余丽苹  
【摘要】: 大型基础工程如地下隧道、高架桥、跨江桥、江河堤和水利枢纽等构筑物,它们的使用期长达几十年甚至上百年,对它们进行健康监测的概念很早就提出了。这些大型建筑物在各种荷载和外部环境作用下会发生不同程度的变形,但由于这些变形在早期很微弱,具有①范围大、距离长;②监测部位隐蔽,不便于量测,或者根本无法量测;③实时性;④分布式等特点,致使传统监测手段难以胜任。为了实现对温度和应变等的分布式光纤传感,本文对目前研究较为广泛的各种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(简称BOTDR)的发展及研究现状进行了较为详细的论述。同时结合本课题的研究重点,对光纤中自发布里渊散射理论及其对温度/应变的传感机理进行了较深入的理论分析。在此基础上,提出了一种有效可行的基于布里渊散射的分布式光纤温度/应变传感系统——相干自外差的布里渊散射分布式光纤传感系统,并完成了部分实验研究。 与其他的BOTDR系统分别使用两台激光器不同,自相干外差的布里渊散射分布式光纤传感系统采用一台激光器,经耦合器分为两路光束——探测光和参考光束。同时在探测光路中引入一个光移频环路,使探测光移频后再经光纤中布里渊频移,其后向布里渊散射光频率与参考光束大致相当,可进行相干自外差探测,大大提高了系统的探测灵敏度以及系统的信噪比。在此系统基础上,本文讨论分析了相干自外差探测系统以及该BOTDR系统的动态范围、空间分辨率、最小可探测温度/应变变化量等重要性能参数。基于声光移频环路的重要性,本文还重点对声光移频的机理及声光移频环做了详细分析,并且完成了该部分的实验。由于实验所用的声光移频器没有光纤输入输出,故本文还采用自聚焦准直透镜对其进行光纤耦合,同时也进行了自聚焦透镜的附加损耗分析和测量。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP212.14

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张硕;李永倩;;应用布里渊传感技术监测电缆绝缘老化[J];光通信技术;2008年10期
2 刘闯;;电缆温度故障在线预警系统的分析与应用[J];科技传播;2011年23期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 路杰;基于光纤布里渊与光栅的多尺度传感网络技术[D];大连理工大学;2011年
2 孔祥龙;分布式光纤传感技术在钢筋锈蚀监测中的应用[D];大连理工大学;2011年
3 林微;全光网络安全及防范技术研究[D];北京交通大学;2008年
4 林炳花;海洋温度剖面测量系统中光纤光栅压力传感特性研究[D];华北电力大学(河北);2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 李卓毅,吴重庆;自聚焦透镜用于准直系统时附加耦合损耗的研究[J];北方交通大学学报;1999年06期
4 刘德华,宋牟平,金伟良,张恩勇,邵剑文;应用于土木工程的布里渊散射分布式监测网络[J];传感技术学报;2003年03期
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9 张丹,施斌,徐洪钟,高俊启,朱虹;BOTDR用于钢筋混凝土T型梁变形监测的试验研究[J];东南大学学报(自然科学版);2004年04期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 郑君杰;叶松;;基于光纤布里渊散射的分布式海洋水温获取技术[J];半导体光电;2009年04期
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7 刘永莉;尚岳全;于洋;;BOTDR技术在边坡表面变形监测中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2011年03期
8 张静;付秀华;王正凤;潘永刚;田野;;自聚焦透镜滤光膜的研制[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年01期
9 万生鹏,何赛灵,胡建东;相干自外差电域扫描布里渊光纤传感系统方案设计及测量精度分析[J];传感技术学报;2004年03期
10 黄玉;;微位移电容传感电路的噪声分析与实验研究[J];传感技术学报;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 邓大鹏;李洪顺;赵峰;林初善;;军用光缆窃听监测方案研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
3 施斌;张丹;王宝军;;地质与岩土工程分布式光纤监测技术及其发展[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
4 周国鹏;袁慎芳;;光纤布拉格光栅(FBG)传感器温度、应变分离技术的研究[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年
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6 常天英;王雷;贾磊;;用于大坝受力检测的分布式光纤传感器[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
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8 薛星桥;张俊义;晏鄂川;高幼龙;;三峡库区地质灾害监测数据采集与传输现状[A];中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集[C];2005年
9 张俊义;晏鄂川;薛星桥;高幼龙;;BOTDR技术在三峡库区崩滑灾害监测中的应用分析[A];中国地质学会工程地质专业委员会、贵州省岩石力学与工程学会2005年学术年会暨“岩溶·工程·环境”学术论坛论文集[C];2005年
10 汪超;罗青松;;光网络安全及防范技术研究[A];全国第十一次光纤通信暨第十二届集成光学学术会议(OFCIO’2003)论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志平;非线性介质中光学现象的量子调控[D];中国科学技术大学;2011年
2 梁浩;基于序列编码探测脉冲的布里渊光纤传感器的研究[D];南京大学;2011年
3 刘永莉;分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D];浙江大学;2011年
4 何俊;分布式光纤传感系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 何月顺;关联规则挖掘技术的研究及应用[D];南京航空航天大学;2010年
6 孟凡勇;基于OFDR技术的管道防破坏预警系统设计与信号分析处理方法研究[D];河北工业大学;2010年
7 徐建;被动型相干布居数囚禁原子钟系统关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
8 鲁帆;基于协整理论的复杂动态工程系统状态监测方法应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 谭家杰;室内LED可见光MIMO通信研究[D];华中科技大学;2011年
10 王莉田;光纤传输光推动油罐多参数测量系统理论与实验研究[D];燕山大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴学强;挠性寻北仪的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王帅;基于BOTDR技术的地下工程实时监测系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 莫磊;基于DSP的FBG传感器信号解调系统在电缆测温中的应用[D];哈尔滨理工大学;2010年
4 欧阳坚;大跨度预应力混凝土连续刚构桥的结构仿真分析[D];南昌大学;2010年
5 徐升槐;基于OFDR的分布式光纤传感技术的研究[D];浙江大学;2011年
6 张超;长距离B-OTDA和Φ-OTDR传感系统光信号处理方法研究[D];电子科技大学;2011年
7 苌亮;基于B-OTDA技术的长距离火灾预警系统[D];电子科技大学;2011年
8 张敬花;新型光纤Bragg光栅低频加速度传感器的设计和实验研究[D];西北大学;2011年
9 张岩;受激布里渊散射脉冲压缩装置的实验研究[D];吉林大学;2011年
10 郭一诗;融合摄影测量与激光扫描技术的隧道全断面高速动态检测技术研究[D];北京交通大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王德志;张金喜;张建华;;沿海公路钢筋混凝土桥梁氯盐侵蚀的调研与分析[J];北京工业大学学报;2006年02期
2 龙兴明,周静;连续小波变换的一维信号检测[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2004年03期
3 史彦新;张青;孟宪玮;;分布式光纤传感技术在滑坡监测中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2008年05期
4 江毅,陈伟民,杨礼成,黄尚廉;光纤光栅用于应变/温度传感初探[J];传感技术学报;1997年03期
5 万生鹏;何兴道;高益庆;;布里渊功率应变系数的理论分析[J];传感技术学报;2006年06期
6 谭波;黄俊斌;王建华;顾宏灿;李日忠;高璇;何琳;;一种FBG水听器探头增敏结构的研究[J];传感技术学报;2007年11期
7 张东生;李微;郭丹;胡军;罗裴;姜德生;;基于光纤光栅振动传感器的桥梁索力实时监测[J];传感技术学报;2007年12期
8 毕卫红,张闯;光纤Bragg光栅的反射特性研究[J];传感器技术;2003年08期
9 曹晔;刘波;开桂云;董孝义;;光纤光栅传感技术研究现状及发展前景[J];传感器技术;2005年12期
10 尹成群;曹冬;何玉钧;;分布式光纤布里渊温度传感系统的试验研究[J];传感器与微系统;2006年08期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 耿军平;全分布式光纤传感器系统研究[D];西北工业大学;2002年
2 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
3 孙曼;光纤Bragg光栅传感技术用于工程结构安全监测的研究[D];四川大学;2005年
4 刘迪仁;长距离分布式布里渊散射光纤传感技术研究[D];浙江大学;2005年
5 刘云启;布拉格与长周期光纤光栅及其传感特性研究[D];南开大学;2000年
6 童峥嵘;光纤光栅传感网络及解调技术的研究[D];南开大学;2003年
7 余有龙;光纤光栅及其在传感领域中应用的研究[D];南开大学;1999年
8 曹立军;分布式光纤温度测量及数据处理技术研究[D];合肥工业大学;2006年
9 陈勇;全光通信网关键技术的研究与实现[D];北京交通大学;2006年
10 赵翔;拉索损伤对斜拉桥结构性能影响的研究[D];东南大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁龙彬;光纤光栅应变传感在建筑结构中的应用研究[D];北京工业大学;2001年
2 何玉钧;基于自发布里渊散射的分布式光纤传感技术的研究[D];华北电力大学;2002年
3 翁沙羚;文晖大桥健康监测评估系统的研究与开发[D];浙江大学;2004年
4 陶世昆;分布式光纤传感测量系统[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 赵玉宝;小波变换在地震信号去噪中的应用研究[D];中南大学;2005年
6 曹冬;自发布里渊散射分布式光纤传感技术的研究[D];华北电力大学(河北);2006年
7 于涛;分布式光纤应变传感系统设计与研究[D];燕山大学;2006年
8 王丹;光纤光栅压力与温度双参量传感器的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 李卓明;布里渊分布型光纤温度和应变传感技术研究[D];华北电力大学(河北);2007年
10 吴文明;斜拉索耐久性和安全性探索研究[D];重庆交通大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李荣伟;李永倩;;高压电缆用分布式光纤传感检测系统[J];光纤与电缆及其应用技术;2010年01期
2 刘闯;;电缆温度故障在线预警系统的分析与应用[J];科技传播;2011年23期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王洪辉;西南某中低放废物处置场监测预警关键技术研究[D];成都理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 任鹏;冰结构的光纤智能监测技术[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 李晓娇;内嵌钢丝FRP智能筋及其预应力损失监测[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 岳帅;内嵌光纤复合纤维增强树脂智能锚杆[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 张超;布里渊光时域反射仪的软件设计与实现[D];南京大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘永智,李尚俊,周元庆;分布式光纤应力传感器的空间分辨率与灵敏度[J];半导体光电;2000年01期
2 赵廷超,黄尚廉,陈伟民,付勇;光纤传感器用于混凝土结构状态检测的研究[J];传感技术学报;1997年03期
3 耿军平,许家栋,郭陈江,韦高;全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J];传感器技术;2001年02期
4 周智,欧进萍;土木工程智能健康监测与诊断系统[J];传感器技术;2001年11期
5 黄民双,陈伟民,黄尚廉;光纤中光散射及在分布式传感技术中的应用[J];传感器技术;1995年02期
6 刘建胜,李铮,张其善;光纤完全分布式温度传感系统研究进展[J];电子科技导报;1999年03期
7 黄民双,陈伟民,黄尚廉,王新强;基于Brillouin散射的分布式光纤拉伸应变传感器的理论分析[J];光电工程;1995年04期
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9 吕海宝,楚兴春,黄锐,谌廷政;分布式光纤压力传感器的研究[J];光电子·激光;1998年05期
10 李光宇,蒋佩璇;布里渊散射在光纤拉伸应变分布测量中的应用[J];光通信技术;1999年01期
【相似文献】
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1 何宁;王平;丁勇;钱亚俊;彭智;;分布式光纤传感技术应变测量试验研究[J];中国测试;2011年02期
2 胡晓东,胡小唐,陈津平;基于布里渊增益的单端分布式光纤传感技术[J];光电子.激光;2000年01期
3 张竞文;吕安强;李宝罡;杨志;;基于BOTDA的分布式光纤传感技术研究进展[J];光通信研究;2010年04期
4 程效伟;李永倩;何玉钧;宋文妙;;基于布里渊散射的外差检测式光纤传感系统性能分析[J];光通信技术;2007年04期
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7 张永智;王荣;徐智勇;;基于超结构光纤光栅的自发布里渊散射检测系统设计与实现[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2010年03期
8 宋牟平,章献民;34km传感长度的布里渊光时域反射计的设计与实现[J];仪器仪表学报;2005年11期
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10 张清明;周杨;冷元宝;;分布式光纤堤坝形变监测试验研究[J];人民黄河;2010年12期
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2 常天英;王雷;贾磊;;用于大坝受力检测的分布式光纤传感器[A];第16届中国过程控制学术年会暨第4届全国故障诊断与安全性学术会议论文集[C];2005年
3 宋世伟;杨才千;吴智深;唐永圣;吴刚;;自监测BFRP智能筋在连续配筋混凝土路面中的应变监测应用研究[A];工业建筑(2009·增刊)——第六届全国FRP学术交流会论文集[C];2009年
4 任立勇;刘玉;忽满利;梁健;韩旭;马成举;;基于射频扫描单边带调制技术的光纤受激布里渊散射特性测量[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 任立勇;刘玉;忽满利;梁健;韩旭;马成举;;基于射频扫描单边带调制技术测量光纤布里渊散射特性[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
6 缪国兵;吴功建;;BOTDR在光缆试验中的应用[A];第三届中国光通信技术与市场研讨会论文集[C];2003年
7 刘支华;石邦任;武继江;孔梅;;波导短程透镜和单模光纤的耦合[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
8 张海洋;王景峰;赵长明;杨苏辉;;固体相干激光雷达多普勒测速实验[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(C 激光技术与应用专题)[C];2006年
9 姜兆公;罗迪雷;任尚今;邹琪琳;;海底电缆在线综合监测新技术应用研究[A];中国通信学会2011年光缆电缆学术年会论文集[C];2011年
10 石邦任;孔梅;宋哲;李永大;;闭环光纤陀螺用集成光学声光芯片[A];全国第十次光纤通信暨第十一届集成光学学术会议(OFCIO’2001)论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 陈晨;声光移频集成光学陀螺及Si基SiO_2波导声光移频技术研究[D];长春理工大学;2012年
2 刘支华;集成声光芯片技术的研究[D];长春理工大学;2008年
3 丁睿;工程健康监测的分布式光纤传感技术及应用研究[D];四川大学;2005年
4 梁琨;基于布里渊激光雷达的大气温度测量系统研究[D];华中科技大学;2008年
5 史彦新;分布式光纤应变监测系统研究[D];中国地质大学(北京);2010年
6 王如刚;光纤中布里渊散射的机理及其应用研究[D];南京大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 余丽苹;布里渊散射分布式光纤传感器的理论分析和相关技术研究[D];电子科技大学;2006年
2 赵丽娟;布里渊分布型光纤温度传感及信号处理技术研究[D];华北电力大学(河北);2007年
3 黄立贤;受激布里渊散射信号的探测与处理[D];浙江大学;2008年
4 李荣伟;分布式光纤传感信号处理关键技术研究[D];华北电力大学;2011年
5 陈曦;基于声光偏频法的无调制激光稳频技术的研究[D];燕山大学;2010年
6 任中耀;分布式光纤传感器解调技术的研究[D];西南交通大学;2010年
7 张超;长距离B-OTDA和Φ-OTDR传感系统光信号处理方法研究[D];电子科技大学;2011年
8 张艳粉;基于LabVIEW的分布式光纤传感技术既有砼桥梁的研究[D];南昌航空大学;2012年
9 刘闯;激光脉冲延时自外差拍频实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 李成宾;相干BOTDR温度和应变传感系统信号处理技术研究[D];华北电力大学(河北);2010年
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