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相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometry,Φ-OTDR)根据传感原理可分为直接探测型与相位提取型。直接探测型Φ-OTDR以瑞利信号强度为探测对象,由于瑞利信号强度变化与振动信号幅度变化存在非线性关系,导致系统无法真实还原振动信号信息。相位提取型Φ-OTDR通过探测瑞利信号相位变化实现振动探测,瑞利信号相位变化幅度与振动信号幅度变化成正比,故相位提取型Φ-OTDR更受到人们的青睐。相位提取型Φ-OTDR采用窄线宽光源,在具备极高振动探测灵敏度的同时也引入相干衰落噪声。相干衰落噪声不仅恶化系统振动探测信噪比,还可能导致探测故障。本论文针对相干衰落噪声对分布式振动探测的影响,开展相干衰落噪声抑制技术研究。论文主要研究内容包括:首先,搭建相位提取型Φ-OTDR,实现分布式振动测量;其次,改进用于描述瑞利信号强度的一维脉冲模型,并基于模型对瑞利信号强度的波长相关性开展研究,提出基于多波长光脉冲与基于光源强度调制的相位提取型Φ-OTDR两套相干衰落噪声抑制技术;最后,利用瑞利信号强度的偏振相关性,提出基于正交偏振光脉冲的相位提取型Φ-OTDR相干衰落噪声抑制技术。论文的主要创新点和研究结果如下:1、提出改进一维脉冲模型,并基于模型对瑞利信号强度的波长相关性开展研究,得出瑞利信号强度与光脉冲波长相关,瑞利信号相位与光脉冲波长不相关的结论。在此基础上,提出基于多波长光脉冲的相位提取型Φ-OTDR相干衰落噪声抑制技术。根据20次重复实验统计结果显示,单波长光脉冲系统相干衰落通道数目占总探测通道数目的30%,而多波长光脉冲系统相干衰落通道数目占总探测通道数目的16%,后者较前者实现衰落通道数目14%的减少。对光源进行强度调制会在光源载波附近产生边带频率成分,据此本论文提出基于光源强度调制的相位提取型Φ-OTDR,在10次重复测试中,基于光源强度调制的系统与未对光源施加强度调制的系统相比实现衰落通道数目约15.3%的减少。2、利用瑞利信号强度的偏振相关性,提出基于正交偏振光脉冲的相位提取型Φ-OTDR相干衰落噪声抑制技术。搭建基于正交偏振光脉冲的相位提取型Φ-OTDR,在10次重复测试中,该系统与单偏振光脉冲系统相比实现衰落通道数目9%的减少。3、对衡量系统相干衰落噪声水平提出了一套全新评价方法:统计传感光纤各传感通道相位噪声在100 Hz处的幅值,并根据统计结果评价系统的相干衰落噪声水平。实验统计结果显示,本论文搭建的系统各传感通道100 Hz处噪声幅值以[-80,-30](dB re 1rad/sqrt(Hz))与[-30,0](dB re 1rad/sqrt(Hz))为两个区间分布。本课题中认定100Hz相位噪声位于-30(dB re 1rad/sqrt(Hz))以上的通道为相干衰落通道,并根据相干衰落通道数量评价传感系统相干衰落噪声水平。该评价机制具有简易且完整反映分布式传感系统相干衰落噪声水平的优点。