基于POTDR分布式光纤传感系统的振动信号分析

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随着光纤通信产业的发展和市场的饱和,光纤产业出现了一个新的应用领域:光纤传感。与传统的传感技术相比,光纤传感技术具有集“传”与“感”一体的绝对优势,同时在性能方面具有精度高、体积小、传感器件简单、无环境损害等优点,显示着十分广阔的应用前景,特别适用于安防领域、国民基础建设的安全状况监测。  本论文以基于偏振光时域反射(POTDR)分布式光纤传感系统为主要研究对象,重点研究系统中的数据采集和信号分析部分内容,研究内容对于分布式光纤传感系统的实用化和市场化具有重要意义。论文的主要内容如下:  第一、简单介绍了光纤传感的工作原理,分为点式光纤传感器和全分布式光纤传感器两个类别,以及目前国内外的研究现状,并对论文的研究内容及其意义做了一个简单介绍。  第二、详细介绍了偏振光时域反射(POTDR)技术的基础理论,首先研究了光时域反射(OTDR)技术分析了OTDR应用于振动信号分析的局限性,从而引出了POTDR,相比OTDR,PODTR测量的是散射光信号的偏振态,对外界振动信号比较敏感,可以应用于振动信号的探测。振动信号作用于光纤时会改变光纤的双折射,当光纤的双折射发生变化时,光纤中传输光信号的偏振态就会发生明显变化,从而有效探测外界振动信号。  第三、介绍了POTDR传感系统的结构,详细介绍器件选型:脉冲光源、光电探测器、在线起偏器、环形器、数据采集卡、传感光纤。  第四、主要研究了基于LabVIEW的数据采集和信号处理。首先简单介绍了LabVIEW,然后详细讲述了在LabVIEW平台下如何实现数据采集,采用的信号处理的方法,并进行了实验验证方法的可行性,另外针对整个POTDR传感系统进行了一个扰动点判断报警的实验,实验结果表明POTDR分布式光纤传感系统可以有效判断光纤链路上振动信号的扰动,定位的准确度为95%。  第五、简单介绍了与公司合作完成的一个项目:电缆隧道安全状态在线监测系统。
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