基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感器研究.pdf

1、分布式光纖溫度傳感技術(shù)是利用后向反射的拉曼散射光對(duì)光纖所在的溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)，分布式光纖溫度傳感具有體積小、抗干擾、精度好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、國(guó)防等諸多領(lǐng)域。本文對(duì)分布式光纖溫度傳感器進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)和系統(tǒng)研制，主要研究工作內(nèi)容如下:
　　(1)對(duì)拉曼散射中的單通道解調(diào)算法和雙通道解調(diào)算法進(jìn)行了深入的比較研究，分析了這兩種算法的各自優(yōu)缺點(diǎn)。進(jìn)一步采用雙通道解調(diào)算法進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并開展了相關(guān)數(shù)據(jù)的采樣實(shí)驗(yàn)。
　　

2、(2)開展了分布式光纖溫度傳感器中的處理器、AD等關(guān)鍵器件的設(shè)計(jì)選型研究。設(shè)計(jì)的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的處理器采用了FPGA+DSP+ARM的模式，一方面，傳統(tǒng)的PC+FPGA的模式具有模塊簡(jiǎn)單、開發(fā)容易的特點(diǎn)，但是也使得整個(gè)系統(tǒng)的功耗和體積變得比較大;另一方面，F(xiàn)PGA+DSP+ARM的模式能夠充分利用各個(gè)處理器的優(yōu)勢(shì):FPGA具有硬件可編程的特性，適合做高速邏輯運(yùn)算，DSP適合數(shù)學(xué)運(yùn)算，而ARM適合做接口設(shè)計(jì)，這樣整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了耗能

3、低、速度快、體積小的特點(diǎn)。另外，AD元件采用了單通道分時(shí)復(fù)用的工作方式，降低了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。
　　(3)完成分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)中一種新型高速PCB的設(shè)計(jì)。具體工作包括:模擬電路的設(shè)計(jì)、AD電路的設(shè)計(jì)、PCB的整體布局等。設(shè)計(jì)工作中充分考慮了采樣過程中的模擬信號(hào)、高速信號(hào)等關(guān)鍵信號(hào)的完整性，為后續(xù)拉曼信號(hào)的采集提供了很好的保障。
　　(4)開展了分布式光纖溫度傳感器的軟件設(shè)計(jì)研究。一方面，在FPGA平臺(tái)上，使用Ve