基于拉曼散射的光纖測溫系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、近年來，分布式光纖測溫技術(shù)作為一種溫度測量手段得到了越來越多的運用。相比于傳統(tǒng)的點式溫度傳感器，分布式光纖測溫技術(shù)以其抗電磁干擾、測量區(qū)域廣、穩(wěn)定性高和布線簡單等特點受到了越來越多的重視。本文針對傳統(tǒng)溫度測量技術(shù)在遠距離條件下的測溫受限問題，設(shè)計了一種基于拉曼散射技術(shù)的分布式光纖測溫系統(tǒng)。
　　本研究主要包括：⑴研究拉曼散射技術(shù)的基礎(chǔ)理論，運用了一套線性化的溫度解調(diào)公式。將拉曼散射公式進行了泰勒展開，得出了拉曼散射信號中反斯托克斯

2、光對溫度尤為敏感的理論公式;為了消除光源功率波動和APD溫漂的影響，從而使用了斯托克斯信號解調(diào)反斯托克斯信號的方法，對該公式進行了分析和線性化處理，最后使用線性化公式解調(diào)溫度。⑵根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計指標，完成了各個模塊的選型，搭建起實驗室環(huán)境下的系統(tǒng)框架。光纖測溫系統(tǒng)中各個性能參數(shù)指標不能單獨進行分析，每個指標都和模塊參數(shù)息息相關(guān)，在研究了每個模塊參數(shù)對性能指標影響的前提下，選擇了合適的模塊完成了整個系統(tǒng)的搭建。⑶針對采集到的拉曼散射光及其系

3、統(tǒng)噪聲類別，分析了各種信號處理技術(shù)的特點，并提出了溫度解調(diào)補償算法。對于拉曼散射光非常微弱和難以采集的特點，分析了幾種適合本系統(tǒng)去噪要求的微弱信號處理方法。同時使用一種衰減補償算法將整個光纖線上相同環(huán)境溫度的測溫點信號補償成一條水平曲線，用以解決拉曼散射光光強隨光纖距離變長而減弱的問題。⑷完成了分布式光纖測溫系統(tǒng)軟件的設(shè)計，并做了大量的性能相關(guān)實驗。設(shè)計了數(shù)據(jù)采集與處理、溫度標定與解調(diào)、溫度顯示與異常報警、數(shù)據(jù)保存等功能，在實驗室環(huán)境下