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基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统的研究及应用

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基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统的研究及应用
论文目录
 
摘要第1-8页
Abstract第8-18页
提要第18-19页
第一章 绪论第19-45页
  1.1 引言第19-20页
  1.2 分布式光纤振动传感系统概述第20-31页
    1.2.1 基于干涉技术的分布式光纤振动传感系统第20-25页
    1.2.2 基于瑞利散射的分布式光纤振动传感系统第25-30页
    1.2.3 分布式光纤振动传感技术对比第30-31页
  1.3 Φ-OTDR系统国内外研究进展及现状第31-40页
    1.3.1 Φ-OTDR系统性能研究现状第32-38页
    1.3.2 Φ-OTDR系统模式识别研究现状第38-39页
    1.3.3 Φ-OTDR系统中存在的问题第39-40页
  1.4 研究目的及意义第40-41页
  1.5 本文章节安排第41-45页
第二章 Φ-OTDR系统及其基本工作原理第45-63页
  2.1 光纤中的瑞利散射第45-47页
  2.2 光纤中的相位调制第47-48页
  2.3 Φ-OTDR的工作原理第48-54页
  2.4 Φ-OTDR系统的典型结构第54-59页
    2.4.1 直接探测结构第54-55页
    2.4.2 外差探测结构第55-57页
    2.4.3 外差探测结构与直接探测结构性能对比第57-59页
  2.5 Φ-OTDR系统中的主要噪声第59-62页
    2.5.1 偏振衰落噪声的产生及对系统的影响第59-60页
    2.5.2 相干衰落噪声的产生及对系统的影响第60-62页
  2.6 小结第62-63页
第三章 Φ-OTDR系统中关键器件的选型及设计第63-97页
  3.1 窄线宽激光光源第63-68页
    3.1.1 DBR光纤光栅激光器第63-64页
    3.1.2 DFB光纤光栅激光器第64-65页
    3.1.3 平面光波导窄线宽激光器第65-66页
    3.1.4 激光器线宽测试及频率漂移对系统性能的影响第66-68页
  3.2 脉冲调制器第68-71页
    3.2.1 电光调制器第68-69页
    3.2.2 声光调制器第69-70页
    3.2.3 消光比对系统性能影响第70-71页
  3.3 光放大器第71-78页
    3.3.1 掺铒光纤放大器第72-75页
    3.3.2 拉曼光纤放大器第75-77页
    3.3.3 两种放大器性能对比第77-78页
  3.4 光电探测器第78-84页
    3.4.1 雪崩光电二极管APD第78-82页
    3.4.2 平衡光电放大探测器BAPD第82-84页
  3.5 高速数据采集卡第84-87页
  3.6 混频器第87页
  3.7 滤波器第87-89页
  3.8 低纹波多项电源第89-95页
  3.9 小结第95-97页
第四章 基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统第97-131页
  4.1 Φ-OTDR系统的时钟同步控制第97-109页
    4.1.1 声光调制器驱动器设计第98-101页
    4.1.2 直接数字频率合成器(DDS)设计第101-103页
    4.1.3 时钟同步控制后系统性能测试及分析第103-109页
  4.2 基于双重同源外差相干检测的Φ-OTDR系统结构第109-115页
    4.2.1 系统结构介绍第109-111页
    4.2.2 系统信号解调第111-115页
  4.3 Φ-OTDR系统定位算法及PZT扰动测试第115-120页
    4.3.1 连续平均差值法第115页
    4.3.2 移动平均和移动差分法第115-116页
    4.3.3 功率谱分析定位方法第116-117页
    4.3.4 PZT扰动定位相关性能测试第117-120页
  4.4 Φ-OTDR系统相位解调方法及PZT扰动测试第120-129页
    4.4.1 微分交叉相乘(DCM)第120-121页
    4.4.2 反正切算法(Arctangent)第121-123页
    4.4.3 扰动信号相位解调实验第123-129页
  4.5 小结第129-131页
第五章 扰动信号特征的提取与识别第131-167页
  5.1 引言第131-132页
  5.2 信号时域特征提取方法第132-133页
  5.3 信号频域特征提取方法第133-139页
    5.3.1 离散傅立叶变换DFT第133-134页
    5.3.2 短时傅里叶变换STFT第134-135页
    5.3.3 功率谱第135-139页
  5.4 基于小波包变换的信号时-频域特征提取方法第139-143页
    5.4.1 小波变换第139-140页
    5.4.2 小波包变换第140-141页
    5.4.3 小波包能量特征提取第141-143页
    5.4.4 小波包信息熵特征提取第143页
  5.5 基于MEEMD-Hilbert变换的信号时-频域特征提取方法第143-155页
    5.5.1 经验模式分解EMD第144-146页
    5.5.2 希尔伯特变换(Hilbert Transform)第146-147页
    5.5.3 Hilbert谱第147-148页
    5.5.4 Hilbert边际谱和Hilbert能量谱第148页
    5.5.5 MEEMD-Hilbert变换第148-155页
  5.6 室内扰动信号特征提取及分类第155-165页
    5.6.1 基于MEEMD-Hilbert变换的室内扰动信号特征提取第155-157页
    5.6.2 BP神经网络分类器的原理及处理流程第157-162页
    5.6.3 室内扰动信号的模式识别第162-165页
  5.7 小结第165-167页
第六章 Φ-OTDR系统在地下综合管廊安防中的应用第167-185页
  6.1 引言第167-169页
  6.2 安防技术概况第169-173页
  6.3 Φ-OTDR系统在横琴综合管廊的具体实施第173-184页
    6.3.1 振动敏感光缆的选型及铺设第174-177页
    6.3.2 Φ-OTDR系统上位软件设计及机械封装第177-181页
    6.3.3 Φ-OTDR系统服务端地理信息管理系统设计第181-184页
  6.4 小结第184-185页
第七章 总结与展望第185-189页
  7.1 论文工作总结第185-187页
  7.2 研究的创新点第187页
  7.3 研究工作展望第187-189页
参考文献第189-199页
作者简介及科研成果第199-203页
致谢第203-204页

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