本文關(guān)鍵詞：基于拉曼散射分布式光纖測溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華北電力大學（河北）》 2009年

基于拉曼散射分布式光纖測溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計

李秀琦  

【摘要】： 分布式光纖溫度傳感技術(shù)于20世紀70年代末被提出,目前這項技術(shù)已成為光纖傳感器技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。本文在對各種分布式溫度傳感器進行比較分析的基礎(chǔ)上,確定了所采用的基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感方案。此方案的基本原理主要是后向拉曼散射的溫度效應(yīng)和OTDR空間定位技術(shù)。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了利用斯托克斯光解調(diào)反斯托克斯光的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)。分析了系統(tǒng)的主要技術(shù)指標和各項關(guān)鍵技術(shù),重點研究了光電檢測組件(雪崩二極管APD)的噪聲和增益特性,使用了一種采用集成電路芯片ADL5317的APD偏置電路。最后,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計框圖,對系統(tǒng)的光電部分器件進行了詳細的分析與選擇,并進行了相關(guān)實驗的嘗試性設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：華北電力大學（河北）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH811
【目錄】：

中文摘要4

Abstract4-7

第一章 引言7-11

1.1 課題背景和意義7-8

1.2 本課題國內(nèi)外研究動態(tài)8-9

1.3 本課題在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用9-10

1.4 本課題研究的主要內(nèi)容10-11

第二章 分布式光纖溫度傳感器的理論基礎(chǔ)11-19

2.1 后向散射分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的分類及方案確定11-13

2.1.1 基于后向瑞利散射的分布式光纖傳感技術(shù)11-12

2.1.2 基于后向布里淵散射的分布式光纖傳感技術(shù)12

2.1.3 基于后向拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù)12-13

2.1.4 方案確定13

2.2 光時域反射(OTDR)原理13-14

2.3 拉曼散射原理14-18

2.3.1 光纖中拉曼散射原理14-15

2.3.2 自發(fā)拉曼散射的溫度效應(yīng)及其解調(diào)方法15-16

2.3.3 受激拉曼散射（SRS）16-17

2.3.4 光纖中拉曼閾值17-18

2.4 本章小結(jié)18-19

第三章 基于拉曼散射分布式光纖測溫系統(tǒng)的分析與設(shè)計19-26

3.1 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及測量機理19-20

3.1.1 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)19-20

3.1.2 系統(tǒng)的測量機理20

3.2 系統(tǒng)的主要技術(shù)指標20-23

3.2.1 溫度分辨率的確定性分析20-21

3.2.2 空間分辨率的確定性分析21-22

3.2.3 系統(tǒng)響應(yīng)時間的確定性分析22-23

3.3 系統(tǒng)的性能分析23-25

3.3.1 系統(tǒng)信噪比分析23-24

3.3.2 系統(tǒng)工作穩(wěn)定性分析及提高穩(wěn)定性措施24-25

3.3.2.1 影響系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的因素24-25

3.3.2.2 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性措施25

3.4 本章小結(jié)25-26

第四章 基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究26-46

4.1 系統(tǒng)工作波長的選擇26-29

4.1.1 系統(tǒng)工作波長與待檢光功率的關(guān)系26-27

4.1.2 系統(tǒng)工作波長與溫度靈敏度的關(guān)系27-28

4.1.3 系統(tǒng)工作波長與工作穩(wěn)定性的關(guān)系28

4.1.4 系統(tǒng)工作波長的合理選擇28-29

4.2 定標區(qū)的位置選擇29-30

4.3 系統(tǒng)待檢光功率的估算30-31

4.4 光電檢測器件的選擇與特性分析31-43

4.4.1 光電檢測器件的選擇31-35

4.4.1.1 光電倍增管PMT32-33

4.4.1.2 光電二極管PIN33-34

4.4.1.3 雪崩二極管APD34

4.3.1.4 光電檢測器件的總體對比選擇34-35

4.4.2 光電檢測器件APD 的特性分析35-43

4.4.2.1 APD 工作機理35-36

4.4.2.2 APD 的主要性能指標36-37

4.3.2.3 APD 的噪聲、信噪比和最佳雪崩增益的分析37-40

4.4.2.4 APD 的偏置電路40-43

4.5 放大電路的分析與設(shè)計43-45

4.5.1 前置放大器43

4.5.2 主放大器43-44

4.5.3 完整的光電檢測電路44-45

4.6 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與處理45

4.7 本章小結(jié)45-46

第五章 基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)46-57

5.1 系統(tǒng)實驗器件的選擇46-52

5.1.1 脈沖激光器與波分復用器46-48

5.1.2 傳感光纖48-49

5.1.3 雪崩二極管APD49-50

5.1.4 放大電路器件50-51

5.1.5 高速數(shù)據(jù)采集卡51-52

5.2 系統(tǒng)實驗方案的設(shè)計52-56

5.2.1 激光脈沖測試實驗設(shè)計53

5.2.2 拉曼散射光測試實驗設(shè)計53-54

5.2.3 光電信號測量實驗設(shè)計54-55

5.2.4 實驗前應(yīng)注意的問題55-56

5.3 本章小結(jié)56-57

第六章 總結(jié)與展望57-59

6.1 課題總結(jié)57-58

6.2 課題展望58-59

參考文獻59-62

致謝62-63

在學期間發(fā)表的學術(shù)論文和參加科研情況63

下載全文 更多同類文獻

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購買知網(wǎng)充值卡、在線充值、在線咨詢)

CAJViewer閱讀器支持CAJ、PDF文件格式

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 顧利萍;曹永浩;熊安邦;;微波等離子體CVD金剛石膜的溫度效應(yīng)[J];常熟理工學院學報;2011年04期

2 潘文禮;蔡仕強;;鋼箱梁溫度梯度對斜拉橋施工控制的影響[J];山東交通科技;2011年03期

3 錢元駿;;孤山大橋懸臂澆筑橋梁線形控制技術(shù)[J];鐵道建筑技術(shù);2011年S1期

4 劉文會;王丹;;寒冷地區(qū)鉛芯橡膠支座橋梁的地震響應(yīng)分析[J];吉林建筑工程學院學報;2011年04期

5 寇明國;;連續(xù)剛構(gòu)橋病害分析與處理[J];山西建筑;2011年26期

6 張勇;;剛構(gòu)橋均勻溫度效應(yīng)分析[J];建筑監(jiān)督檢測與造價;2011年04期

7 張俊峰;;大跨徑預應(yīng)力混凝土箱梁橋溫度效應(yīng)[J];交通科技;2011年04期

8 劉揚;肖新輝;;寒流作用下鋼管混凝土高墩溫度場觀測與效應(yīng)分析[J];公路交通科技;2011年07期

9 徐義標;丁立;;瀝青混合料浸水疲勞的試驗研究[J];中外公路;2011年04期

10 梁軍;;施工過程中連續(xù)梁橋日照溫差效應(yīng)分析[J];科技促進發(fā)展(應(yīng)用版);2010年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉虹宇;馬露;劉啟禮;;寬基硅二極管快中子劑量探測器溫度效應(yīng)探討[A];第十屆全國核電子學與核探測技術(shù)學術(shù)年會論文集[C];2000年

2 李經(jīng)民;尤耀干;鄭惠裕;陳玉恭;;XAD微孔介質(zhì)吸附半揮發(fā)性PAHs化合物之溫度效應(yīng)影響[A];中國顆粒學會2002年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議論文集[C];2002年

3 譚銘文;劉曉軍;王月珠;鞠有詮;;N_2、H_2受激喇曼散射體偏振特性溫度效應(yīng)的研究[A];中國物理學會光散射專業(yè)委員會成立十周年暨第六屆學術(shù)會議論文集（下冊）[C];1991年

4 劉勇軍;;淺談溫度對星載銣原子鐘長期穩(wěn)定性的影響[A];2009全國時間頻率學術(shù)會議論文集[C];2009年

5 羅鳳群;汲長松;;閃爍體部分性能的測試方法[A];第8屆全國核電子學與核探測技術(shù)學術(shù)年會論文集（一）[C];1996年

6 郭棋武;方志;裴丙志;鄧海;劉光棟;;混凝土斜拉橋溫致效應(yīng)的非線性分析[A];第十一屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2002年

7 唐玉敬;方炎;戴守愚;;多晶Y_2O_2S的溫度效應(yīng)的Raman譜研究[A];第十四屆全國光散射學術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

8 熊愛國;季靜;陳學偉;;某造粒鋼塔結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)專項分析[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學術(shù)研討會論文集[C];2009年

9 韓向宇;張祖?zhèn)?胡陳果;;管徑對碳納米管膜激活能的影響[A];中國微米、納米技術(shù)第七屆學術(shù)會年會論文集（一）[C];2005年

10 王永;;舊橋加寬局部溫度影響研究[A];“發(fā)展綠色技術(shù)，建設(shè)節(jié)約結(jié)構(gòu)”——第十四屆全國混凝土及預應(yīng)力混凝土學術(shù)會議論文集[C];2007年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 章金水 沈炳奎;[N];建筑時報;2006年

2 記者 張民;[N];河北科技報;2007年

3 劉友存　摘譯;[N];中國冶金報;2008年

4 徐藝乙;[N];中國文物報;2007年

5 河南 孟戰(zhàn)強;[N];電子報;2007年

6 美國ADC電訊公司 Ray Hagen;[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2007年

7 趙紅梅;[N];河北日報;2007年

8 記者 劉霞;[N];科技日報;2011年

9 記者陳靜儀;[N];中國汽車報;2002年

10 湖南醫(yī)科大學附二院精神衛(wèi)生研究所 劉克菊 楊德森;[N];中國醫(yī)藥報;2000年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張國萬;基于原子相干性的拉曼散射實驗研究[D];華東師范大學;2012年

2 繆國慶;非致冷紅外探測材料InGaAs的生長和性質(zhì)研究[D];中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所）;2003年

3 毛獻輝;環(huán)形干涉光纖傳感器若干關(guān)鍵問題研究[D];清華大學;2005年

4 周密;卟啉J聚集體高壓拉曼光譜研究[D];吉林大學;2009年

5 劉來君;索鞍無預偏施工鋼混疊合梁懸索橋全過程時變效應(yīng)分析[D];長安大學;2005年

6 彭江英;Skutterudite系熱電材料制備及性能研究[D];華中科技大學;2005年

7 趙艷娥;新型粒子探測器—多氣隙電阻板室的性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2006年

8 尤偉;離子注入GaN的光學和電學特性研究[D];蘭州大學;2008年

9 劉偉良;功能材料（D）KDP晶體、BTO薄膜和納米晶的制備及特性研究[D];山東大學;2005年

10 汪劍;大跨預應(yīng)力混凝土箱梁橋非荷載效應(yīng)及預應(yīng)力損失研究[D];湖南大學;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王吉英;高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋溫度效應(yīng)的研究[D];大連理工大學;2003年

2 張智暉;預應(yīng)力混凝土箱梁時變溫度場及其效應(yīng)研究[D];長安大學;2010年

3 吳迪;利用表面增強拉曼散射技術(shù)研究苯衍生物分子在銀納米顆粒表面的吸附規(guī)律[D];首都師范大學;2004年

4 惠英偉;溫差對寒冷地區(qū)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件影響的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

5 魏志強;機載海洋激光熒光雷達測量海表層葉綠素濃度的實驗和算法研究[D];中國海洋大學;2004年

6 歐陽斌;索膜結(jié)構(gòu)的形態(tài)分析和溫度效應(yīng)研究[D];河海大學;2006年

7 徐繼東;現(xiàn)澆混凝土空心樓板的應(yīng)用研究[D];廈門大學;2007年

8 蘇富芳;石英晶體旋光率和石英波片延遲量的溫度特性研究[D];曲阜師范大學;2004年

9 黃松;拉曼分布式光纖溫度傳感器及其空間分辨率研究[D];電子科技大學;2004年

10 陳淑萍;高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋穩(wěn)定性分析[D];武漢理工大學;2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于拉曼散射分布式光纖測溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：186853