本文關(guān)鍵詞：基于微波光子技術(shù)的干涉型光纖水聽(tīng)器臂長(zhǎng)差測(cè)量研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類(lèi)對(duì)海洋的研究不斷深入,新的聲吶傳感器不斷出現(xiàn),光纖水聽(tīng)器以其優(yōu)異的性能得到了各方的青睞。作為一種干涉型光纖傳感器,光纖水聽(tīng)器的兩臂光纖長(zhǎng)度差對(duì)系統(tǒng)性能起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前還沒(méi)有一種方便使用的方法測(cè)量光纖水聽(tīng)器的臂長(zhǎng)差。本文就是圍繞光纖水聽(tīng)器臂長(zhǎng)差測(cè)量方法展開(kāi)研究。本文首先介紹了微波光子技術(shù)和光纖水聽(tīng)器的發(fā)展歷程以及它們的出現(xiàn)推動(dòng)了當(dāng)代通信技術(shù)和傳感測(cè)量技術(shù)快速的發(fā)展。然后介紹了光纖水聽(tīng)器的基本結(jié)構(gòu),以及工作原理。通過(guò)查閱文獻(xiàn)研究了現(xiàn)有幾種干涉型光纖傳感器的臂長(zhǎng)差測(cè)量方法,分析它們的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),得到現(xiàn)有的方案不能有效解決當(dāng)前的問(wèn)題。然后從光纖長(zhǎng)度測(cè)量技術(shù)入手分析了OTDR、OFDR、OCDR這幾種技術(shù)的測(cè)量原理。最后提出了基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量方案。本文先對(duì)基于激光內(nèi)調(diào)制的PGC系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)方案、基于OFDR的光纖水聽(tīng)器臂長(zhǎng)差測(cè)量方案和基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量方案這3種方案進(jìn)行理論分析和數(shù)學(xué)建模,并進(jìn)行基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量方案的數(shù)值仿真。定量分析了輸入微波信號(hào)信噪比、MZM調(diào)制器工作點(diǎn)偏移、水聽(tīng)器兩臂光功率不均勻等因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響。為實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定了參數(shù)指標(biāo)。根據(jù)理論分析和仿真結(jié)果,設(shè)計(jì)了各個(gè)光路模塊和電路模塊,搭建了一套基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量系統(tǒng)。最后對(duì)設(shè)計(jì)好的臂長(zhǎng)差測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,并和當(dāng)前LUNA公司生產(chǎn)的儀器OBR4400進(jìn)行對(duì)比。使用這兩種設(shè)備同時(shí)測(cè)量8只水聽(tīng)器,兩者測(cè)量結(jié)果偏差在0.01%以?xún)?nèi),證明這個(gè)方法能有效測(cè)出臂長(zhǎng)差。這種方法測(cè)量均方誤差達(dá)到了35μm(@10cm-60m),和OBR4400相近。此外,對(duì)這套系統(tǒng)進(jìn)行了誤差分析,在理論層面上得到了該套系統(tǒng)的最大隨機(jī)誤差,并指出了影響誤差大小的因素,為后續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)精度提高提供了指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：光纖水聽(tīng)器 干涉儀 微波光子技術(shù) 光纖長(zhǎng)度測(cè)量 OFDR
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TB565.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 微波光子技術(shù)簡(jiǎn)介12-13
• 1.2 光纖水聽(tīng)器技術(shù)概述13-14
• 1.3 常見(jiàn)的光干涉儀臂長(zhǎng)差測(cè)量方法14-19
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容和組織構(gòu)架19-21
• 第2章 光纖水聽(tīng)器臂長(zhǎng)差測(cè)量方法研究21-29
• 2.1 基于激光內(nèi)調(diào)制的PGC系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)法21-24
• 2.2 基于OFDR的光纖水聽(tīng)器臂長(zhǎng)差測(cè)量方法24-26
• 2.3 基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量系統(tǒng)方案26-29
• 第3章 基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真29-41
• 3.1 系統(tǒng)工作在理想狀態(tài)下的數(shù)值仿真29-32
• 3.1.1 特定臂長(zhǎng)差為光纖水聽(tīng)器數(shù)值仿真30-32
• 3.2 系統(tǒng)工作在非理想狀態(tài)的數(shù)值仿真32-39
• 3.2.1 輸入射頻調(diào)制信號(hào)含有噪聲以及幅度較大33-36
• 3.2.2 MZM調(diào)制器工作點(diǎn)發(fā)生漂移36-38
• 3.2.3 光纖水聽(tīng)器兩臂光強(qiáng)不平衡38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第4章 基于微波光子技術(shù)的臂長(zhǎng)差測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41-51
• 4.1 激光源設(shè)計(jì)41-42
• 4.2 MZM偏置穩(wěn)定電路設(shè)計(jì)42-44
• 4.3 微波信號(hào)源設(shè)計(jì)44-47
• 4.4 濾波及信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)47-51
• 第5章 臂長(zhǎng)差測(cè)量實(shí)驗(yàn)51-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備52-53
• 5.2 測(cè)量準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)53-60
• 5.3 多個(gè)水聽(tīng)器級(jí)聯(lián)測(cè)量實(shí)驗(yàn)60-61
• 5.4 測(cè)量穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.5 測(cè)量誤差分析62-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 作者簡(jiǎn)歷71

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本文編號(hào)：339468