分布式光纤拉曼测温系统设计及APD处于盖革模式的研究

发布时间：2019-08-10 10:40

【摘要】：随着科技的发展，测温技术种类也越来越丰富化。其中，分布式光纤测温技术因其具有实时性，连续性，抗电磁干扰等特性，从1977年开始，已伴随着光纤通信技术开始快速发展起来，目前分布式光纤传感技术已经广泛应用于日常的生产生活当中。分布式光纤测温技术主要分为分布式拉曼测温技术及分布式布里渊测温技术两种，分布式布里渊测温技术发展较晚，起始于20世纪80年代末期，目前日本，加拿大，瑞士已有公司在将其进行产品实用化，国内同类产品较少。而分布式拉曼测温技术因其发展较早、相比布里渊测温技术较为简单，因此发展较为迅速，目前国内外均有产品出现。目前对分布式拉曼测温系统的应用较多，对电厂、隧道、大桥、建筑大厦温度的实时监控已变的尤为重要，因此对DTS系统的需求也越来越大，这也就促使我们对分布式拉曼测温系统进一步优化，使其变的性价比更高。针对分布式拉曼测温系统研究主要可以分为两种：一种是对传感距离进行优化扩展，可以通过改进数据处理方法及改变实验结构（例如：对激光器脉冲进行编码等方法），将传感距离进行有效加长，另外一种是对实验装置进行优化，通过对激光器的优化（脉冲激光器输出脉冲的稳定性）、波分复用的选择、APD的控制等进行优化。围绕分布拉曼测系统，我们进行了如下的研究： ⑴深入了解分布式拉曼测温系统中拉曼散射光产生及测温原理，比较各种解调方式对拉曼测温系统的影响. ⑵通过对脉冲激光器的分析，选择最为稳定的激光器进行实验，可以减小脉冲宽度变化对后续数据处理的影响。 ⑶对APD进行深入了解，分析其产生噪声的各个因素，以及APD增益与外界温度、偏压、入射功率等之间的关系。 ⑷进行了APD处于盖革模式下可行性的分析，同时设计了APD温度偏压系统，保证APD可以稳定工作在盖革模式下。 ⑸对APD温度偏压控制系统进行分析，同时设计了双层控温系统，保证了APD两端温度变化控制在0.02℃以内。
【图文】：

示意图,分布式光纤传感,示意图,分布式传感

传感介质而言，从 1977 年至今，也已经快速发展起来，光纤统[2]、准分布式传感系统[3-6]，分布式传感系统[7-12]三种。就测可测量温度，还可测量压力、应变、速度、振动等多种参量点的信息测量，此时信息的测量靠的是微型传感器，其优点是实现多点测量；准分布式传感系统即多点式的传感，一根光，通过对各个传感器的信息反馈分析，可以得到光纤沿线各个式传感系统而言可以更好的掌握光纤沿线的信息测量，缺点叉敏感问题，，且无法长距离、实时获得信息分布；分布式光纤中的传输特性，测量沿光纤方向的温度、应变、压力等各统和准分布式传感系统，其优点是可远距离内连续测量，及价比高，缺点是技术较为复杂，空间分辨率和被测量分辨率定的制约关系，因此远距离高精度的测量目前还在实验中，定的距离。图 1-1 为分布式光纤传感的主要应用示意图[13-18]

示意图,光频,后向散射,谱分布

太原理工大学硕士研究生学位论文系统，利用后向布里渊散射的分布式光纤传感系统，利用感系统。如图 1-2 所示为后向散射光频谱分布示意图，其均匀介质发生弹性散射的后向散射光，其散射光频率不变子与非均匀介质发生非弹性散射同时产生了后向频移，因光和反斯托克光两种成分。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN253

【参考文献】