分布式光纖拉曼溫度傳感數(shù)據(jù)采集與處理研究.pdf

1、燃氣管道作為燃氣重要的運輸介質(zhì)，在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，隨著管道使用年限的加長以及由于管道深埋于地底所造成的檢修不便，燃氣管道泄漏損害人民生命財產(chǎn)安全的事故時常發(fā)生。因此，對燃氣管道進行實時在線檢測，盡早識別并能迅速準確定位管道泄漏是保障燃氣管道安全運行所迫切需要解決的問題。相比于傳統(tǒng)的燃氣管道泄漏檢測方法，例如介質(zhì)檢測法、管壁參數(shù)檢測法、基于聲學原理的檢測法等，基于分布式光纖拉曼溫度傳感的檢測法因其能夠?qū)崿F(xiàn)長距離、分

2、布式、快速實時檢測，且所用傳感光纖具有本質(zhì)安全，抗電磁干擾，便于鋪設等優(yōu)點為燃氣管道泄漏的檢測提供了新的思路。當燃氣管道發(fā)生泄漏時，在管道泄漏點周圍發(fā)生急劇的溫度變化，這種溫度的變化會使鋪設于管道周邊光纖中散射光的光強發(fā)生變化，即發(fā)生后向拉曼散射溫度效應。通過實時探測光纖中這種光強的變化來進行溫度的精確測量，并通過光時域反射技術進行燃氣管道泄漏點的準確定位，以便及時地采取措施進行施工檢修。
　　為此我們開展分布式光纖溫度傳感數(shù)據(jù)采

3、集與處理研究，應用于燃氣管道泄漏的檢測。本研究從燃氣管道泄漏檢測基本理論出發(fā)，分析燃氣管道泄漏時泄漏點空間場溫度變化特性、后向拉曼散射溫度效應以及光時域反射技術。進行分布式光纖拉曼溫度傳感檢測系統(tǒng)方案的設計，并對系統(tǒng)關鍵器件，如脈沖激光器、波分復用器、光電探測器、采集卡等進行選型分析，對分布式光纖拉曼溫度信號的解調(diào)算法進行對比研究及設計。完成了基于LabVIEW平臺的分布式光纖拉曼溫度傳感信號的采集處理研究，利用FPGA硬件實時累加平均

4、技術實現(xiàn)了拉曼后向散射微弱信號的增強采集，提高了系統(tǒng)的信噪比與實時性。此外，完成了傳感光纖溫度的自動定標設計、聯(lián)合LabVIEW與MALTLAB小波去噪算法設計以及Hermite色散消除算法設計，并進行了基于SQLServer數(shù)據(jù)庫與TDMS的分布式光纖拉曼溫度信號的存儲查詢方案的對比研究。
　　最后，搭建了基于分布式光纖拉曼溫度傳感系統(tǒng)實驗平臺，對系統(tǒng)的各項性能指標進行實驗分析，將普通多模光纖作為傳感、傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)了10km長