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

《華北電力大學(xué)（河北）》 2009年

基于拉曼散射分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)

李秀琦  

【摘要】： 分布式光纖溫度傳感技術(shù)于20世紀(jì)70年代末被提出,目前這項(xiàng)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(duì)各種分布式溫度傳感器進(jìn)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(biāo)和各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)研究了光電檢測(cè)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(jì)框圖,對(duì)系統(tǒng)的光電部分器件進(jìn)行了詳細(xì)的分析與選擇,并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)的嘗試性設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)（河北）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究動(dòng)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(shí)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(cè)溫系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)19-26

3.1 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及測(cè)量機(jī)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(cè)量機(jī)理20

3.2 系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)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(shí)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(cè)溫系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究26-46

4.1 系統(tǒng)工作波長(zhǎng)的選擇26-29

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

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

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

4.1.4 系統(tǒng)工作波長(zhǎng)的合理選擇28-29

4.2 定標(biāo)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(cè)器件的選擇與特性分析31-43

4.4.1 光電檢測(cè)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(cè)器件的總體對(duì)比選擇34-35

4.4.2 光電檢測(cè)器件APD 的特性分析35-43

4.4.2.1 APD 工作機(jī)理35-36

4.4.2.2 APD 的主要性能指標(biāo)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(jì)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(cè)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(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)46-57

5.1 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器件的選擇46-52

5.1.1 脈沖激光器與波分復(fù)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(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)52-56

5.2.1 激光脈沖測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)53

5.2.2 拉曼散射光測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)53-54

5.2.3 光電信號(hào)測(cè)量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)54-55

5.2.4 實(shí)驗(yàn)前應(yīng)注意的問(wèn)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(xiàn)59-62

致謝62-63

在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況63

下載全文 更多同類文獻(xiàn)

CAJ全文下載

(如何獲取全文？ 歡迎：購(gòu)買(mǎi)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(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(xué)院學(xué)報(bào);2011年04期

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

3 錢(qián)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(huì);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(xué)院學(xué)報(bào);2011年04期

5 寇明國(guó);;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(cè)與造價(jià);2011年04期

7 張俊峰;;大跨徑預(yù)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(yáng);肖新輝;;寒流作用下鋼管混凝土高墩溫度場(chǎng)觀測(cè)與效應(yīng)分析[J];公路交通科技;2011年07期

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

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

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(cè)器溫度效應(yīng)探討[A];第十屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)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(guó)顆粒學(xué)會(huì)2002年年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)會(huì)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(guó)物理學(xué)會(huì)光散射專業(yè)委員會(huì)成立十周年暨第六屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];1991年

4 劉勇軍;;淺談溫度對(duì)星載銣原子鐘長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響[A];2009全國(guó)時(shí)間頻率學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 羅鳳群;汲長(zhǎng)松;;閃爍體部分性能的測(cè)試方法[A];第8屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)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(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)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(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2007年

8 熊愛(ài)國(guó);季靜;陳學(xué)偉;;某造粒鋼塔結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)專項(xiàng)分析[A];第九屆全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

9 韓向宇;張祖?zhèn)?胡陳果;;管徑對(duì)碳納米管膜激活能的影響[A];中國(guó)微米、納米技術(shù)第七屆學(xué)術(shù)會(huì)年會(huì)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(guó)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 章金水 沈炳奎;[N];建筑時(shí)報(bào);2006年

2 記者 張民;[N];河北科技報(bào);2007年

3 劉友存　摘譯;[N];中國(guó)冶金報(bào);2008年

4 徐藝乙;[N];中國(guó)文物報(bào);2007年

5 河南 孟戰(zhàn)強(qiáng);[N];電子報(bào);2007年

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

7 趙紅梅;[N];河北日?qǐng)?bào);2007年

8 記者 劉霞;[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

9 記者陳靜儀;[N];中國(guó)汽車報(bào);2002年

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

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張國(guó)萬(wàn);基于原子相干性的拉曼散射實(shí)驗(yàn)研究[D];華東師范大學(xué);2012年

2 繆國(guó)慶;非致冷紅外探測(cè)材料InGaAs的生長(zhǎng)和性質(zhì)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所）;2003年

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

4 周密;卟啉J聚集體高壓拉曼光譜研究[D];吉林大學(xué);2009年

5 劉來(lái)君;索鞍無(wú)預(yù)偏施工鋼混疊合梁懸索橋全過(guò)程時(shí)變效應(yīng)分析[D];長(zhǎng)安大學(xué);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(xué);2005年

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

8 尤偉;離子注入GaN的光學(xué)和電學(xué)特性研究[D];蘭州大學(xué);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(xué);2005年

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

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 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(xué);2003年

2 張智暉;預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁時(shí)變溫度場(chǎng)及其效應(yīng)研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2010年

3 吳迪;利用表面增強(qiáng)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(xué);2004年

4 惠英偉;溫差對(duì)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(xué);2007年

5 魏志強(qiáng);機(jī)載海洋激光熒光雷達(dá)測(cè)量海表層葉綠素濃度的實(shí)驗(yàn)和算法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2004年

6 歐陽(yáng)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(xué);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(mén)大學(xué);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(xué);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(xué);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(xué);2006年

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

，

本文編號(hào)：186853