分布式光纖溫度傳感器的系統(tǒng)設計及信號處理.pdf

1、分布式光纖傳感技術的研究可以追溯到20世紀70年代末，經過了三十多年的發(fā)展，這項技術已經被廣泛應用于各種生產實踐當中。作為分布式光纖傳感技術的一個重要分支，分布式光纖溫度傳感技術一直是國內外科研機構和企業(yè)關注研究的重點領域。
　　 區(qū)別于單點式的溫度傳感器，分布式光纖溫度傳感器可以在一根光纖上實時地測量多點的溫度信息，并利用光時域反射技術精確地定位空間溫度場。光纖既是光信號的傳輸媒介，又是溫度信息的傳感媒介。尤其在易燃易爆、電磁

2、干擾強烈、腐蝕性強和不易鋪設的場合，分布式光纖溫度傳感器更是具有不可比擬的優(yōu)勢，因而具有廣闊的市場前景。
　　 本文詳細闡述了分布式拉曼光纖測溫技術的理論基礎-光時域反射技術以及拉曼散射的溫度效應原理，并介紹了其它幾種常見的光纖溫度傳感技術。本文從光信號發(fā)生和傳輸、光電檢測、信號采集等方面設計了分布式光纖測溫系統(tǒng)的結構，討論了各個元件的工作原理和性能并著重分析了半導體光源的最佳中心波長、APD的雪崩倍增系數、采集卡的精度等指標對

3、系統(tǒng)性能的影響。本文提出了幾種改善系統(tǒng)性能指標的方法并探討了解決系統(tǒng)穩(wěn)定性的方案。
　　 對于系統(tǒng)采集到的模擬溫度信號，本文推導了幾種解調的方法并選擇了使用雙通道后向斯托克斯光解調反斯托克斯光的解調方法。為了消除通道靈敏度的差異對溫度測量帶來的誤差，本系統(tǒng)設立了定標區(qū)，對定標區(qū)的設置進行了詳細的分析并解決了定標未能解決的問題。針對微弱的拉曼散射信號，本文采用時域疊加平均算法和小波多分辨率分析相結合的方法降低系統(tǒng)噪聲干擾，提取有用