基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)設(shè)計及優(yōu)化.pdf

1、近年來，由于光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，分布式光纖傳感器成為一個研究熱點。在此系統(tǒng)中，光纖既作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行長距離信息傳輸，又作為傳感介質(zhì)，通過檢測光纖中傳輸?shù)墓獠ㄐ盘柕奶卣鲄⒘孔兓瑢崿F(xiàn)對溫度、應(yīng)力、濕度等參數(shù)的測量。其中，基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)是集光、機(jī)、電、計算機(jī)、弱信號檢測為一體的高科技產(chǎn)品，通過對傳感光纖的一次信息采集即可獲得上萬個點的溫度信息，測量距離可達(dá)數(shù)百公里。此外，該系統(tǒng)的傳感介質(zhì)為光纖，具有抗電磁干擾、耐腐蝕、耐高

2、壓、絕緣性好的特點，所以非常適合于易燃易爆、高壓高溫等危險區(qū)域。
　　 本文主要完成了分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)的整體設(shè)計及溫度實驗，并做了相關(guān)的理論分析及優(yōu)化，主要內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:
　　 1.從經(jīng)典電磁學(xué)理論和量子學(xué)理論闡述了拉曼散射的原理，分析了拉曼散射的溫度解調(diào)原理，著重介紹了對定標(biāo)區(qū)和參考溫度的選擇;
　　 2.確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案，介紹了系統(tǒng)器件的主要功能及指標(biāo)參數(shù)，還介紹了系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)如空間分辨率、測

3、溫精度等的定義和影響因素，重點分析了提高信噪比的措施，包括累加平均算法、小波變換處理方法及目前較為熱門的Simplex編碼方法，從理論上分析了各種算法對信噪比的改善效果;
　　 3.搭建實驗系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)溫度測試實驗，詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)處理過程及實驗結(jié)果，獲得了測溫精度±1℃，空間分辨率3m，測溫距離6Km的系統(tǒng)指標(biāo)，滿足一般生產(chǎn)應(yīng)用的需求;
　　 4.提出了一種基于雙參考點的溫度解調(diào)方法，通過該方法可計算出測量信號中的直流偏