● 摘要
摘 要本文论述了一种新型的光纤干涉仪——分布式光纤微扰动传感器。它用普通的单模光纤感知外界扰动对于光纤造成的应力应变，通过特定的信号处理手段判断扰动事件的发生，同时完成对扰动信号定位的功能。论文首先了解分布式光纤微扰动传感器国内外研究状况，阐述了光纤传感器的原理，在此基础上深入地描述了分布式光纤微扰动传感器的原理，从几种备选光路中选择以马赫-增德和萨格奈克相结合的光路方案。由于外界环境的变化而引起的相位衰落，会造成输出信号的消隐，本论文采用PGC（相位载波调制）技术来消除该因素的影响。由于用于制作分布式光纤微扰动传感器的光纤是普通的低成本单模光纤，光在传输过程中偏振态会发生随机变化，导致光纤偏振衰落，因此论文选用AGC（自动增益控制）技术来补偿光纤偏振衰落，对这两项关键技术本论文进行了仿真。结合光路特征，以及对信号处理硬件结构的论证，选择了由模拟电路和数字电路相结合的PGC方案来实现信号处理。论文重点完成了数字信号处理的实现，包括硬件的设计和软件的编写。硬件系统由TI公司的DSPC6713芯片、可编程逻辑芯片CPLD、数模采集芯片、模数转化芯片、串口等部分组成。在硬件平台上实现了PGC算法，完成AD模块、DA模块、串口模块、滤波器模块、自启动模块的程序设计，最后通过样机的搭建和联合调试，实现了PGC处理，并做了大量的实验和数据分析。实验结果表明：采用PGC调制解调方案达到了良好的效果。样机系统对于各种形式的触碰光缆事件反应很敏感，甚至可以检测到轻风吹动光缆造成的扰动。关键词：分布式光纤微扰动传感器、 相位载波调制、 自动增益控制、 DSP、 光纤传感器
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