基于希爾伯特黃變換的熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來(lái)，熒光光纖測(cè)溫技術(shù)吸引了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注，表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力。該技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，從簡(jiǎn)單的溫度測(cè)量，到在一些高溫、強(qiáng)電磁干擾等極端惡劣的環(huán)境下，可實(shí)現(xiàn)精確的實(shí)時(shí)溫度測(cè)量等，這主要是因?yàn)楣饫w溫度傳感器本身具有絕緣性好、抗電磁干擾、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
　　首先，介紹了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和熒光光纖測(cè)溫技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)等。從熒光光纖溫度傳感器的工作機(jī)理出發(fā)，論述了光致發(fā)光現(xiàn)象、熒光的發(fā)光機(jī)理以及光譜特性。根據(jù)研究需要，分別介紹了固

2、體激光晶體、稀土離子摻雜兩種不同類型的熒光材料，分析了熒光強(qiáng)度的的衰減特性、熒光壽命法測(cè)量溫度的原理、熒光壽命溫度相關(guān)性等熒光材料的溫度特性；確定采用熒光壽命法進(jìn)行溫度測(cè)量。
　　其次，研究了熒光光纖測(cè)溫系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。分別對(duì)系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。從激勵(lì)光源的工作原理、使用壽命以及驅(qū)動(dòng)方式出發(fā)，選擇發(fā)光效率高和易于調(diào)制且價(jià)格便宜的發(fā)光二級(jí)管作為激勵(lì)光源。在熒光信號(hào)處理過程中，根據(jù)處理的先后順序?qū)Σ煌A段的器件、電路設(shè)計(jì)進(jìn)

3、行了詳細(xì)的分析說(shuō)明，包括光電探測(cè)器，信號(hào)放大和濾波電路的設(shè)計(jì)，以及被測(cè)信號(hào)中包含的噪聲類型，并提出了一些簡(jiǎn)單有效的抑制或消除噪聲的方法。闡述了脈沖法和相調(diào)制法兩種熒光壽命檢測(cè)方法，以及兩點(diǎn)法，積分面積比值法和加權(quán)對(duì)數(shù)法三種不同的熒光數(shù)據(jù)擬合法。
　　本文提出了一種改進(jìn)的希爾伯特黃變換(HHT)熒光信號(hào)的處理方法。該方法能夠消除HHT中經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)過程存在的端點(diǎn)效應(yīng)問題，通過鏡像延拓法將原信號(hào)的始末端數(shù)據(jù)進(jìn)行鏡像延拓，形成

4、一個(gè)封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。然后再進(jìn)行EMD分解得到一系列固有模態(tài)函數(shù)(IMF)，只取環(huán)中原信號(hào)對(duì)應(yīng)的IMF分量，這樣就避免了由于端點(diǎn)處不存在極值點(diǎn)而造成IMF的始末端產(chǎn)生飛翼的現(xiàn)象，最后利用希爾伯特變換進(jìn)行相應(yīng)的譜分析。
　　實(shí)驗(yàn)證明，利用本文提出的方法對(duì)熒光信號(hào)進(jìn)行EMD得到一系列IMF分量，然后對(duì)各IMF進(jìn)行希爾伯特譜分析，根據(jù)噪音和信號(hào)在變換下表現(xiàn)的不同能夠有效地去除噪音，同時(shí)該方法運(yùn)用簡(jiǎn)便、處理速度快、具有較好分辨率。除此之外，