双M-Z光纤定位传感系统的研究
随着光纤传感技术的不断发展，双Mach-Zehnder（M-Z）光纤定位传感技术也得到了广泛的关注。双M-Z光纤定位传感技术以其成本低，结构简单，抗干扰能力强，可实现长距离检测等优势，在大型施工项目，周建安防，管道检测等领域得到了广泛地应用。本论文主要开展了以下几个方面的研究工作： 首先分析了光源对双M-Z光纤定位传感系统干涉输出的影响。分析结果表明，光源相干长度的大小将会导致干涉输出的幅值降低，甚至无法观察到干涉现象；光源的中心频率波动也会导致干涉输出时延值的增加。接着探究了两种不同激光器对系统的干涉输出情况。 其次分析双折射现象对双M-Z光纤定位传感系统影响。双折射现象引起的随机偏振态变化导致了系统输出的两干涉信号相关性降低，造成定位功能失效。而后，探究在有无偏振控制器时，系统的定位结果。实验结果表明，在合理控制偏振态后，系统定位更准确，定位稳定性更高。 然后采用中值滤波，滑动平均滤波，高斯滤波以及Savitzky-Golay滤波四种平滑滤波算法，对原始干涉信号降噪处理；对比分析四种平滑滤波算法对还原数据的效果，选用Savitzky-Golay滤波作为本文的滤波方法。 再次分析互相关算法在处理不同边界时的定位结果，得到当边界不同时，互相关算法将会得到不同的时延值，为了尽可能消除边界的影响，采用窗口式的互相关算法，并验证该算法可以实现对时延值计算。 最后搭建实验平台进行入侵干扰实验，采用小铁棍敲击的方式模拟入侵干扰信号。两光电探测器接收信号的距离差△x，可近似看为传感光纤的长度，分别测试了20公里，10公里，5公里，2公里，500米五种光纤，每种长度实验采集40组数据，得到的平均定位结果△x分别为19683.5m，9998.6m，4166m，2470.6m，459.2m。
双M-Z光纤定位传感系统;干涉输出;双折射现象;平滑滤波
广西师范大学
硕士
系统分析与集成
潘福东
2020
中文
TP212
2020-11-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）