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光纤式应力分布测量系统的研究

作　者: 曹丽芳
导　师: 王玉田
学　校: 燕山大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 应力分布泄露检测马赫-泽德干涉仪相位调制信号处理
分类号: U178
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 252次
引　用: 1次
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内容摘要

管道运输作为一种安全、经济的运输方式已经在世界各地得到了广泛的应用。随着管道运输业的不断发展,管道泄露检测技术在管道安全生产中占有重要的地位。由于管道铺设有情况复杂、距离长、分布广等特点,给泄漏的实时监测和泄漏点定位带来了很大的困难。光纤具有抗电磁干扰、防燃、防爆、尺寸小等特点,并可以实现分布式测量,在输油气管道泄露检测领域有广泛的应用前景。论文在分析了输油气管道泄露检测的国内外研究状况的基础上,通过对多种可行的检测方法的分析、比较,立足于制造工艺、系统精度和国内外现有元器件,选择了基于马赫-泽德干涉仪的光纤式应力分布测量系统。从传感原理出发,给出了两光束产生干涉的条件,阐述了实现干涉的基本方法以及几种常用的干涉仪。讨论了影响马赫-泽德干涉仪的相位变化与光纤应力变化之间的关系。设计了光纤式应力分布测量系统的总体结构,根据其工作原理,给出了事件发生点定位计算公式。对传感系统的各个部分进行了讨论,并设计了性能优越的激光器驱动电路,为提高光纤式应力分布测量系统的性能提供了保障。设计了压电陶瓷对马赫-泽德干涉仪的参考臂进行相位调制,实现了信号臂和参考臂中的光信号保持正交状态;设计了差分放大、积分和带通滤波电路;进行了系统的实验,并对系统的噪声进行分析,提出了改进措施。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-29
  1.1 引言  10
  1.2 管道运输的发展状况和面临的问题  10-14
  1.3 管道泄漏检测方法综述  14-28
  1.4 主要研究内容  28-29
第2章光纤式应力分布测量系统的传感机理  29-46
  2.1 产生干涉的基本条件  29-33
  2.2 相位调制机理  33-34
  2.3 光纤干涉仪  34-41
  2.4 马赫-泽德光纤干涉仪与应力变化的关系  41-45
  2.5 本章小结  45-46
第3章光纤式应力分布测量系统总体方案设计  46-62
  3.1 引言  46
  3.2 光纤式应力分布测量系统的结构  46-47
  3.3 事件发生点定位  47-49
  3.4 光路元器件分析  49-61
  3.5 本章小结  61-62
第4章光纤式应力分布测量系统关键技术  62-77
  4.1 引言  62
  4.2 马赫-泽德干涉仪输出信号处理系统总体设计  62-63
  4.3 光纤相位调制  63-69
  4.4 差分放大电路  69-71
  4.5 积分电路  71
  4.6 带通滤波电路  71-74
  4.7 A/D 电路  74-76
  4.8 本章小结  76-77
第5章光纤式应力分布测量系统实验研究  77-87
  5.1 引言  77
  5.2 系统的结构组成  77-78
  5.3 光纤式应力分布测量系统的实验  78-80
  5.4 系统噪声分析  80-85
  5.5 系统误差分析  85-86
  5.6 本章小结  86-87
结论  87-89
参考文献  89-93
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  93-94
致谢  94-95
作者简介  95

光纤式应力分布测量系统的研究

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