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简论MachZehnder干涉仪在石油管道监控中运用设计

收藏本文 2024-02-23 点赞:7531 浏览:24576 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:双向Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感器以其抗电磁干扰强、防腐蚀性能好、敏感度高以及灵活多样性等优点赢得了安全监控系统领域的广泛关注。同时随着石油工业的高速进展,石油管道的安全不足也受到了越来越多的重视,Mach-Zehnder干涉仪在石油工业中的运用主要是对覆盖区域非常广阔的石油管道的监控,分别为防偷盗以及防泄漏。本论文首先探讨了双向Mach-Zehnder干涉仪的探讨近况和原理,光纤干涉技术就是以敏感光纤为相位调制元件,把敏感光纤置于被测场中,利用被测量对敏感光纤的作用,使得光纤中光波相位发生变化,以而将信号传回检测端进行实时监控。浅析了整个双向Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感系统的各部分组成及其运用技术进行,该系统包括光源发生部分、信号产生部分、光信号探测及转换部分、信号滤波放大部分、信号采集部分、信号解调部分和系统定位部分。并详细浅析了信号的调制原理和解调的策略,以及信号识别技术和信号定位的策略。其次探讨了双向Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感系统信号的偏振衰落现象及相位噪声,得出了信号的偏振态变化所引起的偏振衰落和相移噪声对信号光强度的具体影响联系式,以及耦合器分光比的非理想性对三路信号的影响。最后对整个系统在实验室条件下进行了模拟实验,模拟了三种信号情况:1、人走动产生的振动信号;2、偷盗行为产生的振动信号;3、石油管道发生漏油情况时产生的振动信号,在此基础上得出了实验数据并进行了事件的识别,完成了整个系统的一个整体模拟,以实验结果可以得出双向Mach-Zehnder干涉型分布式光纤传感器非常适用于石油管道的监控系统的结论。所以我相信在以后的进展中它能够越来越受到关注,并能够被运用于我们生活中的更多领域。关键词:Mach-Zehnder干涉仪论文3×3耦合器论文单模光纤论文解调算法论文信号识别论文偏振衰落论文

    致谢5-6

    中文摘要6-7

    ABSTRACT7-11

    1 引言11-15

    1.1 光纤传感技术的进展近况11-12

    1.2 光纤传感技术的分类12

    1.3 本论文的探讨背景和作用12-13

    1.4 本论文的主要探讨内容13-15

    2 Mach-Zehnder干涉仪原理15-25

    2.1 光纤传感器及其特点15

    2.2 Mach-Zehnder干涉仪15-18

    2.2.1 Mach-Zehnder干涉仪基本原理16-17

    2.2.2 Mach-Zehnder干涉仪的相位调制原理17-18

    2.3 双向Mach-Zehnder干涉型光纤分布式传感器系统18-24

    2.3.1 Mach-Zehnder系统的解调算法浅析19-20

    2.3.2 Mach-Zehnder系统的信号识别技术20-21

    2.3.3 Mach-Zehnder系统的定位浅析21-24

    2.4 本章总结24-25

    3 耦合器三路输出光的特性浅析25-43

    3.1 对Mach-Zehnder干涉仪系统的浅析25-28

    3.1.1 偏振光的类型25-26

    3.1.2 琼斯矩阵26-27

    3.1.3 邦加球的浅析策略27-28

    3.2 对系统简单模型的浅析28-32

    3.3 偏振衰落及相移噪声浅析32-34

    3.4 对耦合器分光比的影响的浅析34-42

    3.4.1 耦合器的不理想对三路信号的影响35-38

    3.4.2 理想耦合器的解调算法38-39

    3.4.3 非对称3×3耦合器的解调算法39-41

    3.4.4 耦合器的不理想对解调结果的影响41-42

    3.5 本章总结42-43

    4 信号的识别与定位43-63

    4.1 信号的浅析与事故定位43-45

    4.1.1 互相关函数定位算法及其精度43-45

    4.2 信号的提取与识别45-61

    4.2.1 基于小波变换的浅析策略46-54

    4.2.1.1 基于小波包变换的浅析策略48-49

    4.2.1.2 基于小波包分解的信号识别49-54

    4.2.2 基于经验模态分解的信号识别54-61

    4.2.2.1 基于HHT分解的信号识别54-61

    4.3 本章总结61-63

    5 总结63-65

    5.1 本论文内容总结63

    5.2 未来工作展望63-65

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