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光纤分布式振动传感器研究

葛思宣  
【摘要】:光纤分布式振动传感器是一种新型传感器,是目前传感器领域研究的热点,它基于振动(Vibration)对光纤的作用改变光纤的特征参量,通过检测这些特征参量的变化间接测量还原出振动信号,具有灵敏度高,监测范围大,系统相对简单以及抗电磁干扰强等优点,已经代替传统的振动传感器在众多场合领域得到了应用。 本文从防区型干涉仪传感器和定位型干涉仪传感器两个方面来研究光纤分布式振动传感器。其中,防区型干涉仪传感器是本文的研究重点。首先,构造了基于无源零差法解调技术的多防区型干涉仪传感器系统,针对这个系统设计了一台光电探测器组样机,用以实现8防区24路光电转换功能,同时,基于Labview开发平台实现无源零差法解调技术算法,设计硬件解调电路,并分为埋地防区型测试和围栏防区型测试两个部分得出实验结果,分析并比较两部分实验结果验证了防区型干涉仪传感器系统功能。其次,提出了一种新型的高灵敏度Mach-Zehnder结构传感器实现方案,基于微波光子学原理将微波信号单边带(SSB)调制到光载波上,通过改变微波频率实现主动可控制的灵敏度改善,与目前常用的传统高灵敏度解调方案一一进行比较,说明了这种新型方案的应用意义。 定位型干涉仪传感器是传感器研究热点之一,有多种结构可以实现定位功能。本文构造了基于双Mach-Zehnder结构的定位型干涉仪传感器系统,分别阐述了系统的关键技术和信号处理算法,最后通过改变振动位置和采样速率两个参数分为四种情况得到实验结果,将定位精度控制在±300米范围之内,验证了定位型干涉仪传感器系统功能。


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