【摘 要】
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分布式光纤传感系统,凭借其测量距离远,不受电磁场影响等优点得到了广泛的研究与应用。布里渊光时域分析(BOTDA)技术,作为分布式光纤传感技术的一种,不仅具备分布式光纤传感
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分布式光纤传感系统,凭借其测量距离远,不受电磁场影响等优点得到了广泛的研究与应用。布里渊光时域分析(BOTDA)技术,作为分布式光纤传感技术的一种,不仅具备分布式光纤传感技术的全部优点,还由于其可同时测量温度和应变多个参量而成为目前学术研究的热点。本文设计了基于BOTDA的光纤温度测量系统;分析了系统的测量原理,对关键参数进行仿真优化;并搭建了BOTDA系统,完成了布里渊温度频移系数的标定。具体研究成果如下:(1)概述分布式光纤传感器的分类及布里渊分布式光纤传感器的结构与优势。从理论上分析布里渊散射光产生原理,入射光参量(脉宽,功率等)变化对布里渊散射光参量(功率,频率)的影响。对BOTDA光纤温度测量系统进行了理论分析和特性仿真,得出布里渊散射光频移量与温度变化的函数关系。(2)设计BOTDA光纤温度测量系统,采用龙格库塔法与打靶法结合的方法,数值解算布里渊散射光耦合波方程,对脉冲光与连续光在不同功率组合情况下系统信噪比的变化做了仿真;并讨论分析了功率组合一定时,光纤中变化点数目对系统信噪比的影响。(3)分析系统关键器件工作原理,搭建BOTDA光纤温度测量系统,设计并制作完成了掺铒光纤放大器(EDFA);对各单元主要器件的关键参数进行了测量。(4)使用布里渊散射光与瑞利散射光拍频的方法测量系统的布里渊温度频移系数,并用不同数据处理方法处理实验结果,求得布里渊温度频移系数,并分析影响实验测量的噪声与误差。
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