论文部分内容阅读
结构健康监测技术可应用于检测基础设施早期创伤和灾害预防。基于布里渊散射的分布式光纤传感技术，利用应变和温度与布里渊频移相关的特性，可以在数十到数百公里的尺度上上实现应变、温度或震动的分布式连续测量，同时获得被测量结构参数的空间和时间变化信息，具有空间分辨率高、传感距离长、测量精度高等优点，显示出非常广泛的应用前景，近20年来得到了研究者越来越多的关注。本论文提出了一种基于布里渊光学相关域分析分析（BOCDA）的优化系统，利用布里渊增益和布里渊损耗效应级联来提高布里渊净增益。本文从该系统的理论分析、系统仿真和实验验证等方面进行研究，得出了该方案具有高分辨率、高精度和低成本等特点。并进行了系统集成化研究，研制了一套原理样机。并将本技术在江阴大桥进行了技术与性能的验证。本文的主要研究内容包括：（1）提出一种优化的布里渊分布式光纤传感方案。该方案基于受激布里渊散射过程中的增益和损耗效应级联，可以提高系统信噪比和传感精度。理论分析了基于布里渊增益和损耗级联BOCDA系统方案的理论依据，证明了其相比传统BOCDA系统可提高两倍的布里渊净增益。（2）在实验验证中，采用双平行调制器（DP-MZM）同时实现增益和损耗两个过程所需的光源，并证明了该方案具有高分辨率、高精度、低系统复杂度和低成本等特点。（3）进行了系统集成化探索，采用了双平行调制器、两级光放大器、扰偏仪、模电优化设计和数据采集处理等模块，研制了一套原理样机，样机传感精度可达10微应变/0.5℃）。（4）开展了原理样机在江阴大桥上的应用验证，实验得出了大桥不同位置处的应变的空间和时间分布，初步验证了在桥梁健康监测应用的可行性和实用性。