基于拉曼散射的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)研究熱點(diǎn)。在此系統(tǒng)中，光纖既作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行長(zhǎng)距離信息傳輸，又作為傳感介質(zhì)，通過檢測(cè)光纖中傳輸?shù)墓獠ㄐ盘?hào)的特征參量變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、應(yīng)力、濕度等參數(shù)的測(cè)量。其中，基于拉曼散射的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)、弱信號(hào)檢測(cè)為一體的高科技產(chǎn)品，通過對(duì)傳感光纖的一次信息采集即可獲得上萬個(gè)點(diǎn)的溫度信息，測(cè)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(diǎn)，所以非常適合于易燃易爆、高壓高溫等危險(xiǎn)區(qū)域。
　　 本文主要完成了分布式光纖拉曼測(cè)溫系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)及溫度實(shí)驗(yàn)，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(diǎn)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(duì)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(xiàng)性能指標(biāo)如空間分辨率、測(cè)

3、溫精度等的定義和影響因素，重點(diǎn)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(duì)信噪比的改善效果;
　　 3.搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)溫度測(cè)試實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)處理過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲得了測(cè)溫精度±1℃，空間分辨率3m，測(cè)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(diǎn)的溫度解調(diào)方法，通過該方法可計(jì)算出測(cè)量信號(hào)中的直流偏