分布式光纤温度传感系统的设计及优化

发布时间：2017-09-21 20:32

  本文关键词：分布式光纤温度传感系统的设计及优化

  更多相关文章： 拉曼散射 光纤 温度解调 信噪比 小波分析

【摘要】：以往的温度传感器虽然发展已经成熟,但是由于其基于电信号的原因,容易受到电磁干扰的影响,并且不耐高温和高压,相比较而言,系统中的信息检测和传输介质-光纤则具有电绝缘性,并且具有质量小、耐腐蚀,安装和维护难度小,可以实现长距离实时在线温度监测的优点,因此分布式光纤温度传感系统突破了传统温度监测系统的局限性。自分布式光纤温度传感系统出现以来就受到各种科研机构和公司的广泛关注,经过几十年的发展,该系统已经广泛应用于煤矿安全生产、石油运输等特殊场所。为温度监测领域开辟了新的研究方向,具有很好的市场应用前景。本文首先介绍了国内外分布式光纤温度传感系统的发展现状,指出国内研究分布式光纤温度传感系统的主要切入点并介绍了拉曼散射的理论基础和光时域反射技术的原理,分析了温度标定的方法和温度解调的方法。论文讨论了系统的性能指标,并针对分布式光纤温度传感系统的光信号发生模块、光电检测电路以及信号转换和采集单元进行设计,针对激光器设计温度控制电路保证激光器发出的信号的稳定性,有效地防止了非线性失真的发生。对于系统的空间分辨率、温度分辨率和系统的稳定性提出改进的方法,在第五章对小波分析进行详细的分析,介绍小波信号处理的原理和变换的基本思想,进而提出小波分析参数的选择,利用其特点对非平稳信号进行滤除噪声处理。论文分别采用不同参数进行MATLAB小波去噪仿真,通过仿真结果证明小波信号处理有效地滤除了信号中的噪声,改善了系统的信噪比。
【关键词】：拉曼散射 光纤 温度解调 信噪比 小波分析
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 引言12
• 1.2 国内外发展现状12-14
• 1.3 研究目的以及意义14
• 1.4 论文主要研究内容14
• 1.5 本章小结14-16
• 2 分布式光纤温度传感系统的理论基础16-24
• 2.1 拉曼散射16-18
• 2.1.1 拉曼散射原理16-17
• 2.1.2 拉曼散射测温原理17-18
• 2.2 光时域反射技术18-20
• 2.3 拉曼散射温度解调20-22
• 2.3.1 反斯托克斯背向散射解调方法20
• 2.3.2 反斯托克斯和斯托克斯背向散射比的解调法20-22
• 2.3.3 反斯托克斯光与瑞利散射光背向散射比的解调方法22
• 2.4 温度定标22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 分布式光纤温度监测系统总体设计24-44
• 3.1 系统主要技术指标24-28
• 3.1.1 温度分辨率24-27
• 3.1.2 空间分辨率27-28
• 3.1.3 时间分辨率28
• 3.2 分布式光纤温度传感系统设计28-41
• 3.2.1 分布式光纤温度监测系统结构28-29
• 3.2.2 激光器驱动电路29-32
• 3.2.3 温度控制电路设计32-35
• 3.2.4 信号采集单元设计35-41
• 3.3 数据采集以及信号处理电路设计41-43
• 3.4 小结43-44
• 4 分布式光纤温度传感系统的优化44-50
• 4.1 空间分辨率的优化44-45
• 4.1.1 压缩光脉冲宽度44
• 4.1.2 改进A/D采集卡44-45
• 4.1.3 采取基于新原理的分布式光纤温度传感器45
• 4.2 提高系统稳定性45-47
• 4.3 温度分辨率的优化47-50
• 4.3.1 硬件方法47-48
• 4.3.2 软件方法48-49
• 4.3.3 小波信号处理49-50
• 5 小波信号处理50-64
• 5.1 小波信号处理原理50-53
• 5.1.1 小波变换思想51-52
• 5.1.2 小波去噪原理52-53
• 5.2 小波信号处理53-57
• 5.2.1 软阈值的选择53-54
• 5.2.3 小波函数选择54-57
• 5.3 MATLAB信号仿真57-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 作者简介72

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7 常胜,李伟良;分布式光纤温度传感检测技术及其应用[J];广东电力;2002年04期

8 江毅,Christopher K.Y.Leung;分布式光纤裂缝传感器[J];压电与声光;2004年01期

9 严晓龙;赵庆平;;浅谈分布式光纤火灾报警系统及其应用[J];消防科学与技术;2006年06期

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2 魏德荣;赵花城;秦一涛;张弘;;分布式光纤监测技术在我国的发展[A];2004年全国碾压混凝土坝筑坝技术交流会论文集[C];2004年

3 张在宣;;分布式光纤传感网络技术的进展——新的检测方法与技术[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

4 杭利军;何存富;吴斌;;新型分布式光纤声学传感技术研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

5 魏德荣;赵花城;秦一涛;张弘;;分布式光纤监测技术在中国的发展[A];纪念贵州省水力发电工程学会成立20周年论文选集[C];2005年

6 瞿荣辉;叶青;甘久林;郝蕴祺;潘政清;蔡海文;;应用于物联网的分布式光纤布里渊传感系统[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年

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9 刘媛;孙志慧;王昌;刘统玉;;基于拉曼散射的分布式光纤传感系统研究及应用[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

10 蔡顺德;蔡德所;何薪基;张存吉;丁涛;;分布式光纤监测三峡工程大块体混凝土水化热过程分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年

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本文编号：896717