分布式光纖溫度傳感器信號處理的研究.pdf

1、分布式光纖溫度傳感器及其信號處理技術(shù)是近年來隨著電子、通信與信息系統(tǒng)、光電技術(shù)、光纖傳感器技術(shù)和自動控制領(lǐng)域的飛速發(fā)展而逐步形成和發(fā)展起來的多學(xué)科綜合應(yīng)用技術(shù)。分布式光纖傳感系統(tǒng)可以在一根光纖上同時監(jiān)測多點的溫度(或者應(yīng)力等其他物理量)，并利用光時域反射技術(shù)對溫度場進(jìn)行空間定位。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程的監(jiān)控，煤礦、隧道、油庫的火災(zāi)報警、大型堤壩的滲水、漏水監(jiān)視等許多領(lǐng)域。目前這項技術(shù)已成為光纖傳感器技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。 分布

2、式光纖溫度傳感器信號處理的研究是比較重要的，因為所探測到的含有溫度信息的拉曼后向散射光十分微弱，甚至完全淹沒在噪聲中。對消除拉曼后向散射光噪聲的信號處理水平直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)，因此必須采用微弱信號檢測技術(shù)。本文對拉曼分布式光纖溫度傳感器信號處理進(jìn)行了全面的研究，分析了拉曼分布式光纖溫度傳感器性能指標(biāo)，并重點分析了溫度分辨率及其改進(jìn)的方法。根據(jù)傳統(tǒng)單脈沖拉曼分布式光纖溫度傳感器脈沖寬度的增加能夠提高信噪比、溫度分辨率，但同時會降

3、低空間分辨率的矛盾，本文提出了采用格雷互補(bǔ)碼作為拉曼分布式光纖溫度傳感器的探測脈沖，聯(lián)合相關(guān)技術(shù)和數(shù)字平均對信號進(jìn)行處理，可以大幅提高分布式光纖拉曼溫度傳感器的性能，在不降低空間分辨率的前提下提高溫度分辨率、減少測量所需時間，改善了拉曼分布式光纖溫度傳感器的性能指標(biāo)。然后探討了高階累計量在曼分布式光纖溫度傳感器信號檢測中的應(yīng)用，提出了基于雙譜檢測的拉曼分布式光纖溫度傳感器信號檢測方法，有效地抑制了系統(tǒng)的噪聲，取得了趨于零的溫度分辨率。