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Optical Coherence Domain Polarimetry (OCDP) Distributed Sensing System

作　者: SAADI wahab
导　师: 苑立波
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学工程
关键词: 白光干涉 OCDP 分布式应力传感分布式温度传感温度补偿
分类号: TH744.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

光相干域偏振测定法（OCDP）是一种白光干涉技术，通常用于检测保偏光纤（如熊猫型）的偏振耦合分布（PCD）。偏振耦合分布是由光纤外界环境如温度或应变的扰动引起的。OCDP系统包含一个由熊猫保偏光纤构成的传感干涉仪，干涉仪的光源采用偏振白光光源。保偏光纤的两个偏振轴在从偏振耦合点到传感光纤末端之间的光程差通过Michelson干涉仪得到补偿。如果光程差与温度成线性关系，那么偏振耦合强度与应力有关，所以我们可以利用OCDP系统来实现分布式传感。在基于OCDP的传感系统中，温度的波动会引起保偏光纤双折射的变化，从而偏振耦合的位置和强度都会产生失真。本文中，我们首先研究了温度效应对PCDP系统的影响。通过测量发生偏振耦合的相对位置，温度效应对于偏振耦合位置的影响可以得到有效的消除。基于光程差与温度之间的线性关系，我们搭建了一种由N段保偏光纤顺次熔接起来的分布式温度传感器，并进行了相关实验研究。应力传感器的响应可以表示为施加在传感光纤上的外力、传感光纤受外力所用的长度以及外力相对于保偏光纤应力轴的方向这三个参量的函数。实验结果表明传感器的响应与所受外力在一定范围内近似成线性关系，与理论预期符合较好。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
CHAPTER ONE INTRODUCTION  11-23
  1.1 General introduction  11-12
  1.2 Background  12-19
    1.2.1 Polarization  12-14
    1.2.2 Polarization and Birefringence  14-15
    1.2.3 High-Birefringence Fibers  15-16
    1.2.4 Fiber optic sensors  16-19
  1.3 Literature Overview  19-22
  1.4 Thesis Objectives and Outline  22-23
CHAPTER TWO DISTRIBUTED FIBER OPTIC SENSORS OVERVIEW  23-41
  2.1 Introduction  23-24
  2.2 Optical time domain reflectometry(OTDR)  24-27
  2.3 Polarization-Optical Time Domain Reflectometry (POTDR)  27-30
  2.4 Optical Frequency Domain Reflectometry (OFDR)  30-34
    2.4.1 Incoherent OFDR, I-OFDR  30-32
    2.4.2 Coherent OFDR, C-OFDR  32-34
  2.5 Optical Coherence Domain Reflectometry (OCDR)  34-39
  2.6 Summary  39-41
CHAPTER THREE OPTICAL COHERENCE DOMAIN POLARIMETRY (OCDP)  41-51
  3.1 Introduction  41
  3.2 White light Michelson interferometer  41-43
  3.3 Optical Coherence Domain Polarimetry  43-49
    3.3.1 Working principle  44-48
    3.3.2 Spatial resolution and measurement range  48-49
  3.4 Summary  49-51
CHAPTER FOUR OCDP BASED DISTRIBUTED STRAIN SENSING SYSTEM  51-65
  4.1 Introduction  51
  4.2 Configuration of the PM fiber sensor  51-52
  4.3 Model of polarization coupling induced by extern forces  52-57
  4.4 System characteristics  57-59
  4.5 Birefringence axis alignment  59-60
  4.6 Temperature compensation  60-61
  4.7 Distributed temperature sensor  61-63
  4.8 Summary  63-65
CHAPTER FIVE EXPERIMENTAL RESULTS AND DISCUSSIONS  65-73
  5.1 Experimental setup  65-66
  5.2 Birefringence measurements  66-67
  5.3 Temperature effect  67-70
    5.3.1 Temperature effect on the position  67-69
    5.3.2 Temperature effect on the coupling strength  69-70
  5.4 Distributed temperature sensing  70
  5.5 Fast and slow axis identification  70-72
  5.6 Strain sensor response  72
  5.7 Summary  72-73
CHAPTER SIX CONCLUSIONS AND FUTURE WORK  73-75
  6.1 Conclusions  73-74
  6.2 Future work  74-75
ACKNOWLEDGMENTS  75-76
References  76-81

Optical Coherence Domain Polarimetry (OCDP) Distributed Sensing System

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