分布式光纤测温系统的自校准与空间特性研究

发布时间：2020-04-09 05:41

【摘要】：伴随着分布式光纤测温系统(Distributed optical fiber temperature sensing system,简称DTS)的应用领域越来越广,从以往的应用于隧道、公路火灾的测量,到电力电缆温度、油气管道泄露的测量,对于分布式光纤测温系统的精度要求日益提高,而对于传统的分布式光纤测温系统,虽然能够达到火灾的实时探测,但是对于日益广泛的应用领域仍然不能够达到其技术指标。所以,为了进一步提高分布式光纤测温系统的精度,我们从分布式光纤测温系统的自校准以及空间特性研究方面来提高分布式光纤测温系统的精度。研究内容主要包括以下几个方面:(1)介绍了分布式光纤测温系统的测温原理,在传统分布式光纤测温系统的基础上进行了自校准系统的设计与研制,对带自校准的DTS系统的各模块进行选型,并搭建整个系统。运用累加平均去噪和小波去噪算法对系统光功率信号进行处理,比较系统测温精确度。(2)在设计了 DTS的自校准系统之后,在自校准模块参考温度的确定方面,提出了一种双数字温度传感器取平均值来确定系统参考温度的方法,介绍了恒温槽内的To测量的方法设计和检测装置,根据温度测试实验确定双数字温度传感器的放置位置。由上位机控制加热片加热的通断,并且读取自校准系统内部数字温度传感器T1,T2的温度值,取其平均值作为分布式光纤测温系统的参考温度,能有效的提高参考温度的测量准确度。(3)在DTS的自校准系统的基础上研究了光功率信号的空间分布特性,进行了带自校准的DTS长距离温度场的测温实验,对10km温度场的测温曲线进行空间特性研究。拟合出空间场的光功率信号随测温长度的衰减公式,根据衰减公式对温度场进行温度补偿,温度场的空间分布存在的衰减经过衰减公式对光功率信号进行补偿后,系统的测温精度得到明显提高,不再受到距离的限制,能够实现长距离温度场的精确测温,测温精度达到1℃。
【图文】：

激光脉冲在光纤中传输时，在激光脉冲与分子结构的作用下，会产生三种散射：逡逑瑞利（Ｒａｙｅｉｇｈ）散射、布里渊（Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ）散射、拉曼（Ｒａｍａｎ）散射。分布式光逡逑纤传感系统的设计主要是基于上述三种散射，这三种散射的光谱分布情况如下图２．１逡逑所示。逡逑“逦琛利eW射光逡逑葙里潍敢射光＾布』丨Ｉ绳散射光逡逑逦？逡逑返回信号波长逡逑图２．１光纤中的散射光谱分布情况逡逑基于瑞利散射的分布式光纤测温系统是现代分布式光纤测温系统的基础，其突逡逑出优点是返回的散射光强大，是三种散射里面返回的散射光最大的，能够检测到较逡逑７逡逑

图２．３分布式光纤测温系统设备内部模块图逡逑主要作用是给系统的各个模块供电，将２２０Ｖ的直流电。由于在系统测试时，，将控制板的ＡＰＤ得的斯托克斯光和反斯托克斯光的光强有较大的开后，杂波消失，考虑是控制板ＡＰＤ控温接口不能与流电源。直流电电源简图如图２．４所示，电源实物图
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH811

【参考文献】

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本文编号：2620371