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智能电网中的分布式光纤传感技术及应用研究

作　者: 李婧涓
导　师: 刘文
学　校: 华中科技大学
专　业: 光学工程
关键词: 智能电网光纤传感器分布式布拉格光栅布里渊光时域反射仪布里渊光时域分析仪微环
分类号: TP212.14
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 84次
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内容摘要

本论文以智能电网中对于电缆、变压器绕阻等大电流发热器件的温度、应力测量监控为背景,主要论述了光纤光栅温度传感器、布里渊光时域反射仪温度、应力分布式传感器、布里渊光时域分析仪温度、应力分布式传感器这三种光纤传感系统。论文每一章节均详细介绍了该传感器的应用范围、工作原理以及优缺点,并提出了相应的发明专利或实用新型系统设计,对现有系统进行了改进以获得更简单的结构,更好的性价比或者更优异的性能指标。并通过实验验证其可行性。为了获得更好的空间分辨率和温度、应力分辨率,论文设计了一种新型的基于布里渊光时域分析仪的光纤传感系统。并且鉴于该系统对光源的特殊要求,设计了一种基于微环外腔的窄线宽分布式反馈半导体激光器,采用弱耦合和控制损耗的方法使激光器输出光的线宽<100kHz,并通过仿真实验进行验证所设计的结构可以达到大约88kHz的窄线宽输出。此外,为了使该光源系统具有可调谐波长范围广、能够同时实现大范围波长间的粗调和在确定波长左右精调的特性,论文进一步设计了一种两微环阵列外腔结构,利用微环阵列的“游标效应”实现大约88kHz线宽, 62nm左右的扫描范围以及粗调精调两种波长扫描模式。论文最后提出了一种基于微环的光源器件单片集成设计,采用InP作为衬底材料,集成了两个窄线宽DFB激光器和光延时线,可以作为缩减商用化BOTDA系统成本的一个方案。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 引言  8-9
  1.2 智能电网中的光纤传感系统  9-10
  1.3 论文研究的内容与安排  10-12
2 光纤光栅温度传感系统  12-21
  2.1 光纤光栅传感的基本原理  12-15
  2.2 一种简化的准分布式光纤光栅测温系统  15-19
  2.3 系统性能分析  19-20
  2.4 本章小结  20-21
3 基于布里渊光时域反射仪和光纤光栅的光纤传感系统  21-32
  3.1 布里渊光时域反射仪传感原理  21-27
  3.2 基于自发布里渊散射和光纤光栅融合的光纤传感系统  27-30
  3.3 系统难点分析  30
  3.4 本章小结  30-32
4 基于布里渊光时域分析仪的分布式光纤传感系统  32-57
  4.1 布里渊光时域分析仪传感原理  32-41
  4.2 变压器绕阻变形和温度的分布式光纤在线监测系统  41-45
  4.3 光纤埋入铜匝内弯折试验  45-56
  4.4 本章小结  56-57
5 基于微环外腔的窄线宽分布式反馈半导体激光器  57-71
  5.1 微环外腔压窄线宽原理  57-60
  5.2 微环阵列的“游标效应”  60-62
  5.3 仿真实验及数据分析  62-68
  5.4 布里渊光时域分析仪中光源器件的单片集成设计  68-70
  5.5 本章小结  70-71
6 总结  71-73
致谢  73-75
参考文献  75-79
附录 1 攻读学位期间发表论文目录  79-80
附录 2 英文缩写对照表  80

智能电网中的分布式光纤传感技术及应用研究

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