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| 內容簡介： |
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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。
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| 關於作者： |
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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。
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| 目錄：
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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 33解调法 99
4.2.2 PGC解调法 104
4.2.3 IQ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
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| 內容試閱：
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前言
当代科学技术进入了高速发展时期，大数据信息化时代也随之而来。通信技术、计算机技术及传感技术是信息技术的三大基础，其中，传感技术是获得信息的前端技术，是完成各种数据采集的重要工具。
20世纪70年代，光纤传感技术伴随着光纤通信技术的高速发展而发展起来，它是以光纤为传输介质、以光波为信息载体，感知并传递外界物理量变化的新技术。当光波在光纤中传输时，其功率、相位、波长、偏振态等参数会受外界环境的影响而发生改变，通过检测光波参数的变化，可获得外界待测物理量的信息。分布式光纤传感器是用于连续传感、测量沿光纤长度方向分布的被测物理量的一种传感器。
分布式光纤传感器中的光纤能够集传感、传输功能于一体，不仅能够完成在整条光纤长度上的分布式环境参量的空间、时间多维分布状态信息的连续测量，还能将分布式的测量信息实时、无损地传输到信息处理中心。分布式光纤传感技术在国防建设、国民经济及科学研究中发挥着越来越重要的作用，具备重要的学术价值，同时具有广阔的市场应用前景。
为了进一步加强光纤传感的专业教学工作，适应高等学校正在开展的课程体系与教学内容的改革，及时反映分布式光纤传感教学的研究成果，积极探索适应21世纪人才培养的教学模式，我们编写了本书。
该教材有如下特色：
? 根据研究型教学理念，采用研究型学习的方法，即提出问题解决问题归纳分析的问题驱动方式，使学生主动探究学习在整个教育教学中的地位和作用。
? 在内容及描述上，我们换位思考，站在光学专业的角度来描述理论、概念等，避免堆砌大量光学专业学生用不到的专业词汇。
? 本书的基本思路是分两步走。首先，以分布式光纤传感技术为一条主线，围绕这条主线介绍分布式光纤传感、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。然后，以分布式光纤传感技术的应用为另一条主线，介绍模式识别在分布式光纤声振技术上的应用、分布式光纤声振技术工程应用等知识。上述两条主线是一个有机的整体，是相辅相成的，其实质是理论知识与实践应用完美结合的一条综合的分布式光纤传感知识中轴线。
? 本书注重将分布式光纤传感的最新发展适当地引入教学，保持了教学内容的先进性。而且本书源于分布式光纤传感的教学和应用实践，凝聚了工作在一线的任课教师多年的工程应用经验与教学成果。
本书从理论课和实践课出发，较全面地介绍分布式光纤传感基本理论和工程应用方面的知识，全书共6章，主要内容包括：第1章讲述分布式光纤传感，介绍分布式光纤传感的基本概念、发展历程、基础知识；第2章讲述分布式光纤声振技术原理；第3章讲述分布式光纤声振技术系统组成，介绍分布式光纤声振技术系统的组成模块；第4章讲述分布式光纤声振解调技术；第5章讲述模式识别在分布式光纤声振技术中的应用；第6章讲述分布式光纤声振技术工程应用，介绍分布式光纤声振技术在光缆健康监测、周界安防、管道泄漏监测、地震波勘探、电力系统监控、分布式声波通信等领域的应用。
本书简明扼要、通俗易懂，具有很强的专业性、技术性和实用性。本书是作者在给光学专业学生授课的基础上逐年积累编写而成的。每章都附有丰富的习题，供学生课后练习以巩固所学知识。
本书可作为高等学校光学专业相关课程的教材，也可供相关工程技术人员学习、参考。
教学中，可以根据教学对象和学时等具体情况对书中的内容进行删减和组合，也可以进行适当扩展，参考学时为32～64学时。为适应教学模式、教学方法和手段的改革，本书配有电子课件、习题参考答案等教学资源，请登录华信教育资源网（http：www.hxedu.com.cn）注册下载。
本书第1、2章由尚盈编写，第3章由曹冰编写，第4章由王晨编写，第5章由尚盈、倪家升编写，第6章由黄胜编写。全书由齐鲁工业大学（山东省科学院）的尚盈统稿。本书得到了齐鲁工业大学教材建设基金的资助，在此一并表示感谢！
本书的编写参考了大量近年来出版的相关技术资料，吸取了许多专家和同仁的宝贵经验，在此向他们深表谢意。
由于分布式光纤传感技术发展迅速，作者学识有限，书中误漏之处难免，望广大读者批评指正。
作 者
2021年3月
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