基于分布式光纤的电缆温度监测系统信号处理的研究

发布时间：2017-03-21 08:07

  本文关键词：基于分布式光纤的电缆温度监测系统信号处理的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：相对于其它种类的温度传感系统而言,分布式光纤测温传感系统有很多独特的优点,比如测量距离长、测量数据真实性高、实现分布式测量等等。因此,可以把分布式光纤测温系统作为电力电缆在线温度监测的一种有效手段,来实现电网的安全稳定运行。如今愈来愈多的高校科研人员和工程技术人员都进行了分布式光纤传感系统方面的探索研究,通过各种不同的研究方式和手段,为分布式光纤传感系统的发展和应用奠定了充足的理论基础。分布式光纤温度测量系统的测量信号中含有大量高强度噪声,因此信号处理是测量过程中必不可少的环节,直接关系到系统的测量精度与时间分辨率。论文深入研究了分布式光纤测温系统及其测温原理,并对系统的信号处理方法提出了改进方案,以此来提高分布式光纤温度测量系统的工作性能。论文分析了分布式光纤温度测量系统的信号处理方法,现阶段采用的数字累加平均技术能有效的改善系统的信噪比,但同时制约了系统的响应时间。本文主要提出了先采用小波变换阈值的方法处理信号,再使用数字累加平均技术去除噪声以达到提高系统测量精度和响应时间。针对小波分解方法,选定了最佳小波函数,确定了合适的小波分解层数以及选用恰当的软、硬阈值。提高了系统的测量精度,降低系统的响应时间。
【关键词】：分布式光纤传感器 温度测量 电力电缆 信号处理 小波去噪
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75;TH811
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 概述9
• 1.2 国内外发展状况9-10
• 1.3 课题研究的意义10-11
• 1.4 本文研究的主要内容11-13
• 2 分布式光纤温度测量系统理论研究13-23
• 2.1 概述13
• 2.2 电缆温度监测方法分析13-14
• 2.2.1 烟雾传感器13
• 2.2.2 感温电缆13
• 2.2.3 热电偶13
• 2.2.4 分布式光纤测温13-14
• 2.3 光纤散射原理分析14-16
• 2.3.1 概述14-15
• 2.3.2 瑞利散射15
• 2.3.3 布里渊散射15-16
• 2.3.4 拉曼散射16
• 2.4 拉曼散射理论研究16-17
• 2.5 拉曼分布式光纤测温原理研究17-22
• 2.5.1 概述17-18
• 2.5.2 光时域反射技术18-19
• 2.5.3 光纤的后向自发拉曼散射温度效应19-20
• 2.5.4 温度信号解调方法20-21
• 2.5.5 定标区的设定21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 3 系统结构组成及其工作性能参数分析23-31
• 3.1 概述23
• 3.2 系统组成结构及各模块分析23-25
• 3.2.1 激光器23-24
• 3.2.2 光纤波分复用器24
• 3.2.3 光电接收与放大组件24-25
• 3.2.4 信号采集与处理系统25
• 3.3 分布式光纤测温系统的工作性能参数25-27
• 3.3.1 温度分辨率25
• 3.3.2 空间分辨率25-26
• 3.3.3 测量时间26
• 3.3.4 测量精度26-27
• 3.4 分布式光纤测温系统的稳定性及信噪比分析27-29
• 3.4.1 系统的稳定性分析27
• 3.4.2 系统信噪比分析27-29
• 3.5 系统测量信号特征分析29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 4 信号处理方法的研究31-45
• 4.1 概述31
• 4.2 信号处理方法分析31-32
• 4.2.1 前置低噪声放大器31
• 4.2.2 滤波器应用31-32
• 4.2.3 相关检测技术32
• 4.3 数字式平均技术信噪比的改善及其存在的缺陷32-34
• 4.4 基于小波分解检测方法的研究34-39
• 4.4.1 概述34-35
• 4.4.2 小波理论基础35-37
• 4.4.3 小波变换阈值去噪37-39
• 4.5 小波变换阈值去噪的实现过程39-44
• 4.5.1 小波分解39-40
• 4.5.2 小波重构40-41
• 4.5.3 选择合适的小波函数41-43
• 4.5.4 小波分解层数的确定43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 5 仿真分析45-54
• 6 结论54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58

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