4  扰偏器驱动的仿真与实物图 27

4。1 直接驱动方案的结果 27

4。2 扰偏器驱动的实物 28

4。3 结果的检验 29

4。4 自适应驱动方案的结果 29

5  总结与展望 29

1  绪论

1。1  背景介绍

传感器是信息获取的关键器件，现代社会的飞速发展使得信息的需求量越来越大，从而推动了光传感技术的迅猛发展。

相比与传统的机电传感器，全分布式光纤传感器有很多优点，例如：光纤传感器绝缘、抗电磁场干扰、损耗低等。而与传统点式，分立式光纤传感器相比，全分布式光纤传感器只需采用裸光纤，并且能同时检测出沿光纤路径上时间和空间的分布特性。同时，光纤本身不带电，体积小，质量轻。鉴于以上原因，分布式光纤传感器具有广泛的应用前景环境，特别适用于易燃，易爆，强电磁干扰的恶劣环境[1]。

全分布式光纤传感技术利用光纤中的各种散射效应，包括基于瑞利散射的光时域反射技术（OTDR）,相干光时域反射技术（COTDR）,基于拉曼散射的拉曼光时域反射技术（ROTDR）,基于布里渊散射的布里渊光时域反射技术（BOTDR）、光时域分析技术（BOTDA）等[2]。其中， BOTDR在实际使用中能够持续地检测到温度和应变在长达10Km的光纤上的分布特性，所以通常被用来检测大型设施，例如高楼，隧道，河堤等[3]。论文网

脉冲信号输入后，光纤中会产生布里渊背向散射信号，通过测量布里渊背向散射信号，可以得到光纤中温度和应变的分布特性[4]。为了测量布里渊背向散射信号，BOTDR通常使用相干检测法,通过让本地相干光与散射信号进行相干叠加来得到散射光。标准的单模光纤存在双折射效应，使得不同位置产生的背向散射信号受到的双折射效应不同，导致其偏振态也不同。偏振带来的噪声使得相干结果不准确，从而对测量结果带来误差。为了消除这一影响，需要使背向散射信号失去偏振特性。要达到这个目的，最常用的方法是加入扰偏器。在一个BOTDR系统中，Hisashi Izumita [5]等人做过实验，在加入扰偏器和不加入扰偏器两种情况下，分别检测探测器得到的数据。实验证明，经过扰偏器扰偏后，能够明显提升检测系统的静态噪声，提升幅度达到25%。因此采用扰偏器将本地的参考光信号转化为“非偏振光”能够最大限度的减小布里渊散射光偏振态不确定性带来的影响，提升BODTR系统检测的稳定性。

1。2  BOTDR研究现状

1。3 扰偏器驱动研究现状

1。4 本论文主要工作

综合文献，针对扰偏器驱动电路的设计有很多，但由于体积，成本等原因，目前还不能运用于市场。对于应用在BOTDR中的扰偏器，驱动电路的设计研究比较少，而且生产厂商提供的扰偏器驱动模块，都会与该厂生产的扰偏器型号相对应，调节空间小，性能好一些的扰偏驱动模块的价格也很昂贵。想要设计出可调节，体积和价格合适且高性能的运用于BOTDR中的扰偏器驱动电路，还需要不断的研究。

本论文在对扰偏器的扰偏原理和驱动电路设计进行了深入的理解后，以 General Photonics 公司生产的 PolaRITETM II/III 型高速扰偏器 PCS-4X为对象，为了使其在BOTDR系统中始终自动保持在最佳工作点为设计目标。在参考了大量现有的驱动电路后，设计出直接驱动方案使其正常工作，在此基础上，为了使扰偏器始终保持在最佳工作点，又提出能自动调节驱动信号的频率和幅度的自适应驱动方案。