分布式拉曼测温系统报警方法的改进及提高温度精度的研究
发布时间：2021-04-29 17:47
随着人类生产生活需求的日益增长,从电温度传感器到光纤温度传感器,测温技术一直在不断研究和发展。分布式光纤测温系统（DTS）以光纤作为其传输介质和传感元件,充分利用了光纤的高灵敏度,电绝缘性,大信号传输带宽,抗电磁干扰及其柔韧轻巧等优点,做到了分布式、连续性的准确测量沿传感光纤分布的温度场情况,在测温领域显示出了其独有的优越性,并推动着测温技术达到一个新的水平。分布式光纤测温系统主要依靠采集脉冲光在光纤中传输时产生的携带温度信息的背向散射光来解调温度,再根据光时域反射技术进行定位,从而得到沿光纤分布的温度-位置信息。在众多分布式光纤测温系统中,分布式拉曼测温系统用来解调温度信息的背向拉曼散射光在石英光纤中具有十分明显的温敏效应,并且不易发生非线性效应,因此被广泛应用于电力、交通、消防、石油化工和航空航天等重要领域。本论文围绕分布式拉曼测温系统来展开,对系统的温度报警方法进行了改进,并提出了提升系统温度精度的方法,论文主要包括以下方面:1.介绍了分布式拉曼测温系统应用的拉曼散射原理和光时域反射技术,通过对分布式拉曼测温系统的三种解调方法的对比和分析,确定了以斯托克斯光为参考光路的双光路系统...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 分布式光纤温度传感系统研究现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.3 论文的主要内容
第二章 分布式光纤温度传感系统的理论基础
2.1 光纤拉曼散射原理
2.1.1 拉曼散射量子理论
2.1.2 拉曼散射光谱特征
2.2 光时域反射( OTDR)原理
2.3 分布式光纤拉曼温度传感系统解调方法
2.3.1 拉曼散射的温敏效应
2.3.2 利用反斯托克斯光的单路解调方法
2.3.3 利用反斯托克斯光和瑞利光的双路解调方法
2.3.4 利用反斯托克斯光和反斯托克斯光的双路解调方法
2.4 本章小结
第三章 分布式光纤温度传感系统的设计与实现
3.1 系统设计方案
3.1.1 系统结构框图
3.1.2 系统器件参数
3.2 主要系统指标
3.2.1 温度精度
3.2.2 温度分辨率
3.2.3 空间分辨率
3.2.4 空间定位精度
3.2.5 时间分辨率
3.3 本章小结
第四章 分布式拉曼测温系统温度报警方法的改进
4.1 火灾温度报警的国家标准
4.1.1 定温报警的国家标准
4.1.2 差温报警的国家标准
4.1.3 差温报警的不动作性能
4.1.4 响应时间及一致性
4.2 系统的温度报警时间的测量
4.3 温度报警方法的改进
4.3.1 模拟火灾环境实验
4.3.2 系统温度报警方法的实现
4.3.3 实验验证
4.4 本章小结
第五章 分布式拉曼测温系统中温度精度的提升
5.1 瑞利噪声产生的原因
5.2 瑞利噪声对统测温精度的影响
5.2.1 瑞利噪声在单路解调法中对系统温度精度的影响
5.2.2 瑞利噪声在双路解调法中对系统温度精度的影响
5.3 瑞利噪声的测量
5.4 瑞利噪声的消除
5.4.1 引入环形器
5.4.2 实验验证
5.5 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 本文主要工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参与的工程项目和申请的专利
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]任意波形输入脉冲光纤背向瑞利散射的研究[J]. 易多,王智,吴重庆,刘岚岚,潘超男. 光子学报. 2012(04)
[2]相位光时域反射计瑞利散射波形特性研究[J]. 吕月兰,行永伟. 光学学报. 2011(08)
[3]光散射的量子理论概述[J]. 王克栋,苗同军,赵晓利. 新乡学院学报(自然科学版). 2011(02)
[4]天津大学光纤传感技术研究部分最新进展[J]. 刘铁根,刘琨,江俊峰,孟卓,姚晓天,陈信伟,张以谟. 光电工程. 2010(03)
[5]1.66μm和1.55μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比[J]. 张磊,冯雪,张巍,刘小明. 光子学报. 2009(11)
[6]光纤传感器的工程应用及发展趋势[J]. 陈继宣,龚华平,张在宣. 光通信技术. 2009(10)
[7]分布式光纤测温系统及其测温精度分析[J]. 史晓锋,李铮,蔡志权. 测控技术. 2002(01)
[8]全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J]. 耿军平,许家栋,郭陈江,韦高. 传感器技术. 2001(02)
[9]分布式光纤测温系统的温度分辨率[J]. 邹江,王殊,杨宗凯. 激光与红外. 2000(05)
[10]光纤瑞利散射的精细结构谱及其温度效应[J]. 张在宣,冯海琪,郭宁,徐江锋,王剑峰,余向东. 激光与光电子学进展. 1999(S1)
博士论文
[1]分布式光纤拉曼温度传感系统信号处理及性能提升[D]. 王宗良.山东大学 2015
[2]基于拉曼散射的分布式光纤火灾预警方法、技术研究及实现[D]. 张悦.中北大学 2011
[3]分布式光纤温度测量系统关键技术研究[D]. 邹建.重庆大学 2005
[4]分布式光纤温度传感系统的理论与实验研究[D]. 侯培国.燕山大学 2003
[5]全分布式光纤传感器系统研究[D]. 耿军平.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的设计与优化[D]. 费芹.中国科学技术大学 2016
[2]分布式光纤拉曼温度传感技术在油气安全监测的应用研究[D]. 葛惠.中国计量学院 2016
[3]分布式光纤温度传感器空间分辨率对测温精度的影响研究[D]. 徐瀚立.中国计量学院 2014
[4]分布式光纤感温火灾探测系统在公路隧道中应用的若干影响因素研究[D]. 江梦梦.中国科学技术大学 2014
[5]分布式光纤传感测温器的温度分辨率和稳定性的研究[D]. 田栋文.辽宁工业大学 2014
[6]分布式光纤温度传感器的稳定性与提高温度分辨率的研究[D]. 孙阳.长春理工大学 2011
[7]分布式光纤传感系统的检测技术及硬件设计[D]. 雷杨.西南交通大学 2010
[8]拉曼型光纤温度传感系统信号处理的研究与实现[D]. 简燕红.华北电力大学（河北） 2010
[9]分布式拉曼光纤温度传感器系统及温度分辨率提高的研究[D]. 方曼.电子科技大学 2004
本文编号：3167902
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 分布式光纤温度传感系统研究现状
1.2.1 国外现状
1.2.2 国内现状
1.3 论文的主要内容
第二章 分布式光纤温度传感系统的理论基础
2.1 光纤拉曼散射原理
2.1.1 拉曼散射量子理论
2.1.2 拉曼散射光谱特征
2.2 光时域反射( OTDR)原理
2.3 分布式光纤拉曼温度传感系统解调方法
2.3.1 拉曼散射的温敏效应
2.3.2 利用反斯托克斯光的单路解调方法
2.3.3 利用反斯托克斯光和瑞利光的双路解调方法
2.3.4 利用反斯托克斯光和反斯托克斯光的双路解调方法
2.4 本章小结
第三章 分布式光纤温度传感系统的设计与实现
3.1 系统设计方案
3.1.1 系统结构框图
3.1.2 系统器件参数
3.2 主要系统指标
3.2.1 温度精度
3.2.2 温度分辨率
3.2.3 空间分辨率
3.2.4 空间定位精度
3.2.5 时间分辨率
3.3 本章小结
第四章 分布式拉曼测温系统温度报警方法的改进
4.1 火灾温度报警的国家标准
4.1.1 定温报警的国家标准
4.1.2 差温报警的国家标准
4.1.3 差温报警的不动作性能
4.1.4 响应时间及一致性
4.2 系统的温度报警时间的测量
4.3 温度报警方法的改进
4.3.1 模拟火灾环境实验
4.3.2 系统温度报警方法的实现
4.3.3 实验验证
4.4 本章小结
第五章 分布式拉曼测温系统中温度精度的提升
5.1 瑞利噪声产生的原因
5.2 瑞利噪声对统测温精度的影响
5.2.1 瑞利噪声在单路解调法中对系统温度精度的影响
5.2.2 瑞利噪声在双路解调法中对系统温度精度的影响
5.3 瑞利噪声的测量
5.4 瑞利噪声的消除
5.4.1 引入环形器
5.4.2 实验验证
5.5 本章小结
第六章 总结和展望
6.1 本文主要工作总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间参与的工程项目和申请的专利
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]任意波形输入脉冲光纤背向瑞利散射的研究[J]. 易多,王智,吴重庆,刘岚岚,潘超男. 光子学报. 2012(04)
[2]相位光时域反射计瑞利散射波形特性研究[J]. 吕月兰,行永伟. 光学学报. 2011(08)
[3]光散射的量子理论概述[J]. 王克栋,苗同军,赵晓利. 新乡学院学报(自然科学版). 2011(02)
[4]天津大学光纤传感技术研究部分最新进展[J]. 刘铁根,刘琨,江俊峰,孟卓,姚晓天,陈信伟,张以谟. 光电工程. 2010(03)
[5]1.66μm和1.55μm光源对长距离光纤拉曼温度传感器测量时间影响的理论对比[J]. 张磊,冯雪,张巍,刘小明. 光子学报. 2009(11)
[6]光纤传感器的工程应用及发展趋势[J]. 陈继宣,龚华平,张在宣. 光通信技术. 2009(10)
[7]分布式光纤测温系统及其测温精度分析[J]. 史晓锋,李铮,蔡志权. 测控技术. 2002(01)
[8]全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J]. 耿军平,许家栋,郭陈江,韦高. 传感器技术. 2001(02)
[9]分布式光纤测温系统的温度分辨率[J]. 邹江,王殊,杨宗凯. 激光与红外. 2000(05)
[10]光纤瑞利散射的精细结构谱及其温度效应[J]. 张在宣,冯海琪,郭宁,徐江锋,王剑峰,余向东. 激光与光电子学进展. 1999(S1)
博士论文
[1]分布式光纤拉曼温度传感系统信号处理及性能提升[D]. 王宗良.山东大学 2015
[2]基于拉曼散射的分布式光纤火灾预警方法、技术研究及实现[D]. 张悦.中北大学 2011
[3]分布式光纤温度测量系统关键技术研究[D]. 邹建.重庆大学 2005
[4]分布式光纤温度传感系统的理论与实验研究[D]. 侯培国.燕山大学 2003
[5]全分布式光纤传感器系统研究[D]. 耿军平.西北工业大学 2002
硕士论文
[1]基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的设计与优化[D]. 费芹.中国科学技术大学 2016
[2]分布式光纤拉曼温度传感技术在油气安全监测的应用研究[D]. 葛惠.中国计量学院 2016
[3]分布式光纤温度传感器空间分辨率对测温精度的影响研究[D]. 徐瀚立.中国计量学院 2014
[4]分布式光纤感温火灾探测系统在公路隧道中应用的若干影响因素研究[D]. 江梦梦.中国科学技术大学 2014
[5]分布式光纤传感测温器的温度分辨率和稳定性的研究[D]. 田栋文.辽宁工业大学 2014
[6]分布式光纤温度传感器的稳定性与提高温度分辨率的研究[D]. 孙阳.长春理工大学 2011
[7]分布式光纤传感系统的检测技术及硬件设计[D]. 雷杨.西南交通大学 2010
[8]拉曼型光纤温度传感系统信号处理的研究与实现[D]. 简燕红.华北电力大学（河北） 2010
[9]分布式拉曼光纤温度传感器系统及温度分辨率提高的研究[D]. 方曼.电子科技大学 2004
本文编号：3167902
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