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便携光纤振动传感系统关键技术研究与实现

作　者: 帅率
导　师: 沈平（Perry Shum）
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 分布式光纤传感非平衡马赫－泽德干涉仪恒流源温控电路
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 14次
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内容摘要

光纤传感技术是一种利用光纤的光学特性对多种物理量进行测量的传感技术，具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、响应速度快、使用寿命长等特点。分布式光纤传感技术充分利用光纤的纵向特性，对分布在整个光纤长度上的环境参量进行测量，更具有组网便捷、成本低廉、侵入性低的优势，近年来得到了越来越多的关注。本论文以便携式光纤振动传感系统关键技术为研究目标，详细分析了干涉型分布式光纤传感器的基本原理，比较了多种干涉结构，确定了非平衡马赫－泽德式干涉光路，其具有结构精简、性能稳定、解调便捷的优点。研究并设计了包括激光器驱动、光探测器信号调理、激光器温度调节、电源管理在内的完整硬件平台与软件系统。其中，光源驱动电路能提供稳定可控的电流输出，并能使激光器免受电源阶跃、电源浪涌、静电放电等异常状况的损坏。光探测器信号调理电路具有高噪声抑制能力和低电压漂移的特点，带外衰减超过-40dB。激光器温度调节电路则具有高稳定性、低稳态漂移和良好的动态特性，温度误差仅±0.2℃。论文最后还对整个系统的功能与性能进行了测试与分析。系统能够准确检测光纤沿线的振动信号并进行波形显示与频谱分析，最大检测光纤长度大于70km。系统具有很好的稳定性、可复制性与可扩展性，可以应用于工程查纤、楼宇防盗、地震监测等多种需要进行分布式振动传感的场合。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 课题来源及本论文主要研究内容  10-12
2 分布式光纤传感器基本原理  12-18
  2.1 光纤干涉传感器概述  12-13
  2.2 常用的几种光纤干涉仪  13-15
  2.3 非平衡 M-Z 干涉光路  15-17
  2.4 本章小结  17-18
3 关键技术研究与实现  18-50
  3.1 整体结构框架  18
  3.2 干涉光路研究与设计  18-21
  3.3 硬件平台研究与设计  21-46
  3.4 软件系统研究与设计  46-49
  3.5 本章小结  49-50
4 系统测试与数据分析  50-59
  4.1 激光器驱动电路测试  50-54
  4.2 温控电路测试  54-56
  4.3 光电信号调理电路测试  56-57
  4.4 整机测试  57-58
  4.5 本章小结  58-59
5 总结与展望  59-61
致谢  61-62
参考文献  62-64

便携光纤振动传感系统关键技术研究与实现

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