面向热风炉的分布式光纤测温解调方法研究与应用

发布时间：2021-10-20 12:26

　　热风炉在工业炼铁领域有着至关重要的作用,因此,热风炉的温度测量及监控显得尤为必要,但是传统的测温方式存在着耗资大、不方便等缺点,因此,本文提出新型测温方式——分布式光纤测温,并将其应用于热风炉。分布式光纤测温技术是近几年新发展的一种用于实时测量空间温度场数据的高新技术,它是基于光时域反射技术（OTDR）及拉曼散射测温原理发展的。由于该技术的重点部分是信号解调,因而本文综合研究分布式光纤测温的多种解调方法及热风炉测温特点,创新性的提出采用双端双路解调法（DTDC）。本文分三个部分介绍了基于DTDC解调法的分布式光纤测温技术在热风炉上的应用。首先,以热风炉为研究对象,介绍了课题的研究背景及意义、热风炉测温和分布式光纤测温的国内外研究现状,以及提出新型解调方式的必要。其次,从热风炉测温的发展及现有的解调方法等理论部分出发,提出问题,然后针对相应的问题提出解决方案,并以此得到系统的整体结构设计,主要分为硬件和软件两大模块。硬件结构主要由光源、传感光纤、光开关、波分复用器（WDM）、光电检测器以及FPGA与DSP结合的信号采集与处理模块组成;软件模块则包含了数据的采集、去噪、解调的程序设计,以及... 

【文章来源】：安徽工业大学安徽省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 热风炉测温国内外研究现状
        1.2.2 分布式光纤测温国内外研究现状
    1.3 解调方式选择依据
    1.4 论文结构与主要内容
第二章 面向热风炉的分布式光纤测温理论及系统设计
    2.1 热风炉测温的发展
    2.2 分布式光纤传感技术的应用
        2.2.1 基于前向传输模耦合的传感技术
        2.2.2 基于布里渊散射的光纤传感技术
        2.2.3 基于瑞利散射的光纤传感技术
        2.2.4 基于拉曼散射的光纤传感技术
    2.3 拉曼分布式光纤测温理论基础
        2.3.1 光时域反射技术
        2.3.2 光散射理论
        2.3.3 拉曼散射测温理论
    2.4 解调方法简介
        2.4.1 基于Anti-Stokes的单路解调法
        2.4.2 基于Stokes散射的双路解调法
        2.4.3 基于Rayleigh散射的双路解调法
    2.5 拉曼散射温度定标
        2.5.1 定标区的选择
    2.6 系统方案与创新点
        2.6.1 系统方案设计
        2.6.2 分布式光纤解调技术
        2.6.3 分布式光纤测温用于热风炉
    2.7 本章小结
第三章 面向热风炉的分布式光纤测温硬件设计
    3.1 硬件设计结构
    3.2 光源
        3.2.1 激光器类型选择
        3.2.2 光源波长选择
        3.2.3 系统采用的激光器
    3.3 传感光纤
    3.4 光开关的选择
    3.5 光的耦合和分离
    3.6 光信号转换与放大
        3.6.1 光电检测器
        3.6.2 信号放大电路
    3.7 数据采集与处理系统
    3.8 本章小结
第四章 面向热风炉的分布式光纤测温软件设计
    4.1 软件程序结构
    4.2 数据采集与去噪
        4.2.1 数据采集
        4.2.2 信号去噪
    4.3 信号解调分析
    4.4 PC机接收和处理数据
        4.4.1 开发工具和语言简介
        4.4.2 数据接收及处理
    4.5 本章小结
第五章 面向热风炉的分布式光纤测温实验及结果分析
    5.1 分布式光纤测温系统性能指标
    5.2 实验测试
        5.2.1 系统测试平台简介
        5.2.2 不同解调方式对比测试
        5.2.3 DTDC解调法应用测试
        5.2.4 系统精度测试及标定
    5.3 上位机监控
        5.3.1 上位机画面显示
        5.3.2 数据存储设置
    5.4 现场测试
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录一 图表清单
附录二 插表清单
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3446905