Sagnac干涉式光纤声传感器及其定位技术研究

论文摘要

光纤声传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰等突出优点,受到了广泛的重视与应用。本文在Sagnac干涉式光纤声传感器的研究基础上,提出了一种新型的Saganac干涉型光纤麦克风模型,从理论和实验两方面对光纤麦克风进行了研究,并对研制的光纤麦克风进行了性能测试,主要指标达到了预期的功能。同时,将光纤干涉技术与光纤分布式传感技术结合而成的干涉型分布式光纤声源定位技术,对当前干线、管道破坏行为预警具有重要的意义。光纤干涉型的分布式声传感系统由于基于相位调制原理,其高灵敏度的传感特性已为大家所公认,但针对高精度的定位技术还有待进一步深入研究。在对传统Saganc干涉仪结构改进的基础上,提出了一种单轴式的Sagnac干涉型光纤声传感器的定位技术,以解决Sagnac光纤干涉仪环状结构对其应用的限制。在上述理论基础上,设计了能够实现声源定位的分布式光纤声传感器系统。通过相位解调、功率谱分析、小波去噪等技术手段,系统的定位精度基本达到了预期目标。鉴于声源预警、定位技术的巨大需求,基于Saganac结构的光纤分布式声传感系统定位技术的研究,不仅具有非常高的理论可行性,而且具有重大的科学价值和潜在的社会经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤声传感器及其定位技术概况
• 1.3 本论文所作的工作
• 第2章 Sagnac干涉式光纤声传感器的基本理论及分析方法
• 2.1 基本原理和概念
• 2.2 Sagnac干涉光路模型
• 2.3 Sganac干涉式光纤声传感器工作原理
• 2.4 Sganac光纤麦克风
• 2.5 声源定位
• 第3章 Sagnac干涉式光纤声传感器系统的硬件设计
• 3.1 光源
• 3.2 光电转换和放大系统
• 3.3 系统参数理论计算
• 3.4 实际电路设计与计算
• 3.5 电路性能参数测量
• 第4章 实验结果与分析
• 4.1 光纤声传感器的麦克风性能测试
• 4.2 声源扰动定位实验
• 4.3 系统噪声分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 作者简介