【摘 要】
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分布式光纤传感技术是在常规传感器技术之后发展的一种新型传感技术,它利用光纤同时作为传输和传感的载体,可以实现多物理量测量,具有点多面广、灵敏度高、本质安全、抗电磁干扰、便于扩展集成等优点,已应用于石油化工、煤矿、电力等众多领域结构健康监测及安全预警。其中,光频域反射技术（OFDR）作为分布式光纤传感技术中新兴的一种技术,凭借其超高的空间分辨率和灵敏度,在航空航天、介入医疗、形状感知等精密测量场景拥
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分布式光纤传感技术是在常规传感器技术之后发展的一种新型传感技术,它利用光纤同时作为传输和传感的载体,可以实现多物理量测量,具有点多面广、灵敏度高、本质安全、抗电磁干扰、便于扩展集成等优点,已应用于石油化工、煤矿、电力等众多领域结构健康监测及安全预警。其中,光频域反射技术（OFDR）作为分布式光纤传感技术中新兴的一种技术,凭借其超高的空间分辨率和灵敏度,在航空航天、介入医疗、形状感知等精密测量场景拥有广泛应用前景。因此,深入研究OFDR传感机理,提升OFDR传感性能,具有重要的理论意义和应用价值。本文通过对基于瑞利散射的光频域反射技术传感机理、OFDR系统性能主要制约因素等进行理论分析,旨在解决OFDR系统中普遍存在的激光器非线性调谐问题及偏振衰落问题。在此基础上,完成了OFDR分布式应变传感系统的搭建及相关算法的编写。最后利用设计的应变传感系统进行了应变测量,对系统性能指标进行了标定。为了实现OFDR系统性能的提升,本文主要开展了以下工作:（1）针对非线性调谐问题设计了一种新型的基于相位域插值重采样的非线性效应抑制算法,采用偏振分集接收方案实现偏振衰落效应的抑制。通过实验验证了算法的有效性和精确性,设计的OFDR系统在302m光纤上实现了约0.15mm的空间分辨率。（2）在设计的OFDR分布式应变传感系统上进行了应变传感实验,在10m、180m的光纤上分别实现了2.0cm、2.5cm传感空间分辨率,与理论空间分辨率十分接近,实验结果验证了OFDR系统具有良好的传感性能。
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