基于图像匹配法的频率补偿型Ф-OTDR技术研究

发布时间：2024-04-23 01:00

　　随着国家基础设施建设的规模迅速增加,人们对于铁路隧道、机场港口以及桥梁水利等大型基建设施的高灵敏度结构健康监测需求日益提升。相位敏感性光时域反射计(Phase-sensitive Optical Time Domain Reflectometer,Ф-OTDR)作为一种高灵敏度的分布式传感技术一直得到了学者们的广泛关注,具有极其重要的研究意义和应用前景。本文提出了基于图像匹配法的频率补偿型Ф-OTDR技术,开展了如下的研究内容:首先,本文根据Ф-OTDR技术的理论模型,分析了基于频率补偿原理的Ф-OTDR技术的传感机制,分别介绍了双频Ф-OTDR技术和扫频Ф-OTDR技术的传感原理,并且证实了基于图像匹配法的频率补偿型Ф-OTDR技术的可行性。通过理论研究,本文提出了Ф-OTDR技术的“局部相位效应”,发现了该效应将影响瑞利散射光场相位与温度/应变之间的线性关系。基于Ф-OTDR技术的频率补偿原理,本文开展了基于图像匹配法的双频Ф-OTDR技术的仿真和实验研究。通过仿真分析发现,引入图像匹配法进行数据处理后,相比于一维数据匹配过程,双频Ф-OTDR技术的时间分辨率和传感精度均可以得到显...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1a)多次测量接收到的瑞利散射信号强度曲线叠加结果；b)相邻两次测

a)b)图1-1a)多次测量接收到的瑞利散射信号强度曲线叠加结果；b)相邻两次测量的瑞利散射信号强度差分结果011年，PanZ等研究学者利用外差相干探测的方法，在系统中引入一率不同的本振参考光与回波信号发生干涉作用，通过对拍频信号进200Hz振动信号产生的瑞利....

图1-2a)相干探测中200Hz振动信号瑞利散射信号强度解调结果：（左）相

a)b)1-1a)多次测量接收到的瑞利散射信号强度曲线叠加结果；b)相邻两次量的瑞利散射信号强度差分结果年，PanZ等研究学者利用外差相干探测的方法，在系统中引入不同的本振参考光与回波信号发生干涉作用，通过对拍频信号00Hz振动信号产生的瑞利散射光的幅度和相位变....

图1-3a)引入受激拉曼放大后125km长传感光纤不同位置处散射信号强度变

测方法获得传感信号的光强度，根据频率补偿方式的不同，在频相关操作，进而定量测量外界环境的扰动。本节将分别对上述两及研究现状进行详细地介绍与分析，首先详细介绍相位解调型Φ离传感、高信噪比、高空间分辨率测量以及动态响应带宽的提高展情况。解调型Ф-OTDR技术的研究现状距离Ф-O....

图1-4a)引入受激布里渊散射光放大前（红色）后（蓝色）接收传感信号强

a)b)1-4a)引入受激布里渊散射光放大前（红色）后（蓝色）接收传感信号强度；b)引入受激布里渊散射光放大后98.8km处入侵监测结果，WangZN等人提出了受激拉曼散射与受激布里渊散射联合光放大了175km超长距离Φ-OTDR的入侵监测实验[26]。从....

本文编号：3962390