论文研究-分布式光纤传感器定位系统定位精度分析 .pdf

分布式光纤传感器定位系统是一种基于光波导技术，利用光的传输特性来监测和定位外部事件的传感系统。它的核心在于利用光纤作为传感介质，监测光纤中传输的光波信号受到干扰时的变化，从而实现对被监测区域的精确测量和定位。本文研究的分布式光纤传感器定位系统采用了Mach-Zehnder干涉结构，此结构能够将被测信号的相位变化转化为强度变化，进而得到位置信息。 研究定位精度在分布式光纤传感器领域至关重要，因为系统的应用价值和实用性直接依赖于其定位能力的准确性。为了提高系统的定位精度，研究者通常会对可能影响精度的各种因素进行分析。本文中，作者滕其武和洪小斌通过仿真分析系统定位精度与采样率以及噪声之间的关系。 系统的基本原理被简要介绍，系统的结构包括光发射接收模块和传感监测部分。发射接收模块由激光器、光电二极管(PIN)和耦合器组成，而传感监测部分则由三段不同功能的光纤构成：传感光纤Fiber1和Fiber2以及引导光纤Fiber3。在实际应用中，这些光纤通常放置在同一根光缆中，并保持长度一致。 系统定位的原理基于干涉效应，即两束光在传播过程中遇到外力导致的光纤形变时，会产生相位变化，进而影响干涉结果。通过分析两束光的时延差，即可计算出外界作用的位置。信号的互相关函数分析用于从两路信号中提取时延差，从而确定外力发生的位置。 采样率是影响系统定位精度的重要参数之一。采样率越高，系统对于信号变化的捕捉就越精准，因而定位就越精确。研究中通过仿真展示了采样率与定位误差之间的关系，结果表明采样率与定位精度成正比。 噪声是影响定位精度的另一个重要因素。噪声可以分为两种：高斯强度噪声和相位噪声。高斯强度噪声主要来源于光信号接收端的电子元件，而相位噪声则与信号本身的稳定性有关。这些噪声会对信号的质量产生影响，导致无法准确获取时延差，进而降低定位精度。文中通过仿真分析了噪声对定位精度的具体影响。 本文的研究对于理解和提高分布式光纤传感器系统的定位精度具有重要意义。通过理论分析和仿真验证，研究者可以找到影响定位精度的关键因素，并据此进行系统优化，提升系统的实用性和性能。这对于光纤传感技术在智能电网、石油勘探、安全监测等领域的应用至关重要。