干涉型分布式光纤可布放海底管道上,当海底管道发生泄漏时用于泄漏点的定位检测。由于海底工作环境恶劣,管道泄漏事故频率较高,分布式光纤传感器泄漏检测技术越来越受到各国的重视。干涉型分布式光纤传感器信号解调的方法将直接影响系统的检测性能。由于相位高频载波解调技术（PGC）结构简单被广泛应用,而传统的模拟器件解调精确度较低。本文设计了一种基于GD32F103ZET6处理芯片的数字式解调电路,对干涉型分布式光纤传感器的PGC数字式解调系统进行了研究。（1）研究了干涉型分布式光纤传感器的Sagnac和Mach-Zehnder混合干涉原理,并对系统中的相位调制原理进行了分析比较,通过原理分析与数学推导研究了干涉信号的相位载波解调技术,并验证了该解调技术的可行性。同时,在滤波算法研究的基础上,改进了卡尔曼滤波算法。（2）对PGC数字式解调的关键技术进行了理论分析,通过比较模拟与数字式解调之间的区别,突出数字式解调的优势。同时,对PGC数字解调的关键技术加零内插技术进行了原理分析,使用matlab进行加零内插采样仿真分析,模拟目标频率300kHz,根据奈奎斯特抽样定理,采样频率为1MHz,采样点数N为1024,再用一倍的零点内插,即N为10240,观察前后时域频谱的变化,通过仿真比较确定了加零技术的可行性。（3）改进了干涉型分布式光纤传感器管道泄漏检测装置,设计了检测系统中PGC解调的数字电路,并对PGC解调数字算法进行了研究,同时也设计了检测系统的上位机软件,在检测过程中可以实时传输检测数据并可以用波形实时显示检测数据。（4）对干涉型分布式光纤传感器管道泄漏检测装置进行了全面的性能试验与分析。实验证明:在实验室搭建的实验平台进行多次实验对比分析,在泄漏点位置与法拉第旋转镜距离为8045m处,根据定位公式可获得泄漏点距离法拉第旋转镜的实测距离为8188.7m,绝对误差为143.7m,相对误差为1.75%。
|
楼主
标题置顶
标题高亮
