基于拉曼散射的光纖測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、近年來，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)作為一種溫度測(cè)量手段得到了越來越多的運(yùn)用。相比于傳統(tǒng)的點(diǎn)式溫度傳感器，分布式光纖測(cè)溫技術(shù)以其抗電磁干擾、測(cè)量區(qū)域廣、穩(wěn)定性高和布線簡(jiǎn)單等特點(diǎn)受到了越來越多的重視。本文針對(duì)傳統(tǒng)溫度測(cè)量技術(shù)在遠(yuǎn)距離條件下的測(cè)溫受限問題，設(shè)計(jì)了一種基于拉曼散射技術(shù)的分布式光纖測(cè)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(yùn)用了一套線性化的溫度解調(diào)公式。將拉曼散射公式進(jìn)行了泰勒展開，得出了拉曼散射信號(hào)中反斯托克斯

2、光對(duì)溫度尤為敏感的理論公式;為了消除光源功率波動(dòng)和APD溫漂的影響，從而使用了斯托克斯信號(hào)解調(diào)反斯托克斯信號(hào)的方法，對(duì)該公式進(jìn)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(jì)指標(biāo)，完成了各個(gè)模塊的選型，搭建起實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的系統(tǒng)框架。光纖測(cè)溫系統(tǒng)中各個(gè)性能參數(shù)指標(biāo)不能單獨(dú)進(jìn)行分析，每個(gè)指標(biāo)都和模塊參數(shù)息息相關(guān)，在研究了每個(gè)模塊參數(shù)對(duì)性能指標(biāo)影響的前提下，選擇了合適的模塊完成了整個(gè)系統(tǒng)的搭建。⑶針對(duì)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(hào)處理技術(shù)的特點(diǎn)，并提出了溫度解調(diào)補(bǔ)償算法。對(duì)于拉曼散射光非常微弱和難以采集的特點(diǎn)，分析了幾種適合本系統(tǒng)去噪要求的微弱信號(hào)處理方法。同時(shí)使用一種衰減補(bǔ)償算法將整個(gè)光纖線上相同環(huán)境溫度的測(cè)溫點(diǎn)信號(hào)補(bǔ)償成一條水平曲線，用以解決拉曼散射光光強(qiáng)隨光纖距離變長(zhǎng)而減弱的問題。⑷完成了分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，并做了大量的性能相關(guān)實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集與處理、溫度標(biāo)定與解調(diào)、溫度顯示與異常報(bào)警、數(shù)據(jù)保存等功能，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下