分布式光纤传感技术与应用

　　本书从理论阐述和工程应用出发，较全面地介绍分布式光纤传感技术的理论和应用。全书共6章，主要内容包括：分布式光纤传感、分布式光纤声振技术原理、分布式光纤声振技术系统组成、分布式光纤声振解调技术、模式识别在分布式光纤声振技术中的应用、分布式光纤声振技术工程应用等。本书提供配套电子课件、习题参考答案等教学资源。

　　尚盈，博士毕业于北京航空航天大学光学工程专业，齐鲁工业大学（山东省科学院）研究员，中国地球物理学会智慧管网专业委员会委员，中国光学工程学会会员。获得2020年山东省技术发明奖一等奖（前3），2019年山东省高等学校科学进步奖一等奖（首位），2018年山东省专利奖二等奖，2016年获山东省科学院发明专利一等奖，2015年获山东省科学技术进步一等奖。

目 录
第1章 分布式光纤传感 1
1.1 光纤传感技术 1
1.2 分布式光纤传感技术 2
1.2.1 基于干涉技术的分布式光纤传感技术 2
1.2.2 基于后向散射技术的分布式光纤传感技术 4
1.2.3 并联复合型分布式光纤传感技术 16
1.2.4 串联复合型分布式光纤传感技术 19
1.3 分布式光纤传感技术的比较 22
本章小结 23
习题 24
参考文献 24
第2章 分布式光纤声振技术原理 29
2.1 瑞利散射原理 29
2.1.1 瑞利散射 29
2.1.2 光纤中后向瑞利散射光的强度分布 30
2.1.3 光纤中后向瑞利散射光的相位分布 31
2.2 高相干光激励后向瑞利散射离散模型 32
2.3 基于空间差分干涉的声波相位检测原理 35
2.3.1 光纤声波相位调制机理 35
2.3.2 空间差分干涉基本原理 36
2.3.3 核心参数相关性分析 38
本章小结 42
习题 42
参考文献 43
第3章 分布式光纤声振技术系统组成 44
3.1 激光器 44
3.1.1 光纤激光器的基本原理 44
3.1.2 光纤激光器的特点 45
3.1.3 光纤激光器的分类 46
3.2 声/电光调制器 54
3.2.1 声光调制器 54
3.2.2 电光调制器 59
3.3 光放大器 72
3.3.1 掺铒光纤放大器 73
3.3.2 拉曼光纤放大器 78
3.4 光电探测器 81
3.4.1 光电效应 81
3.4.2 光电探测器的工作原理 84
3.4.3 光电探测器的性能指标 86
本章小结 90
习题 91
参考文献 91
第4章 分布式光纤声振解调技术 94
4.1 强度解调 94
4.1.1 基本原理 94
4.1.2 滤波器选择分析 95
4.1.3 滤波器的分类及特点 96
4.2 相位解调 99
4.2.1 3×3解调法 99
4.2.2 PGC解调法 104
4.2.3 I/Q解调法 111
本章小结 120
习题 120
参考文献 120
第5章 模式识别在分布式光纤声振技术中的应用 122
5.1 入侵信号特征提取 123
5.1.1 时域特征 123
5.1.2 频域特征 127
5.1.3 时频域特征 133
5.2 入侵信号分类算法 145
5.2.1 有监督学习算法 146
5.2.2 无监督学习算法 155
本章小结 162
习题 162
参考文献 162
第6章 分布式光纤声振技术工程应用 165
6.1 光缆健康监测 165
6.2 周界安防 167
6.2.1 工厂民居 168
6.2.2 边境口岸 169
6.2.3 公路隧道 170
6.2.4 高铁围栏 172
6.2.5 水下安防 173
6.3 管道泄漏监测 175
6.3.1 气体管道泄漏监测 175
6.3.2 液体管道泄漏监测 177
6.3.3 尾砂矿管道泄漏监测 178
6.4 地震波勘探 179
6.4.1 井中地震波勘探 180
6.4.2 地面地震波勘探 181
6.5 电力系统监控 182
6.6 分布式声波通信 184
6.6.1 SoF概念及系统原理 184
6.6.2 基于DAS的模拟声波通信 185
本章小结 186
习题 186
参考文献 186
附录 本书常用文字符号说明 187