分布式光纖傳感系統(tǒng)是一種新型傳感技術(shù),可以實(shí)時(shí)探測(cè)光纖沿線空間的物理量變化情況,相比傳統(tǒng)傳感系統(tǒng)具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)具有抗電磁干擾、探測(cè)距離廣、可靠性高等特點(diǎn),在輸油管道、智能電網(wǎng)、地鐵隧道等應(yīng)用領(lǐng)域,具有很好的實(shí)用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值�，F(xiàn)有拉曼測(cè)溫系統(tǒng)中由于其探測(cè)電路轉(zhuǎn)換速度和帶寬的不足限制了整體的空間分辨率;這些系統(tǒng)大多在通用采集卡上采集數(shù)據(jù),再由上位機(jī)完成去噪、解調(diào)等處理,這種技術(shù)路線上采樣和數(shù)據(jù)處理速度的不足是造成系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差的主要原因。針對(duì)以上問(wèn)題,本文對(duì)系統(tǒng)中各模塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了一套分布式光纖溫度傳感系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了傳感光纖沿線溫度的分布式測(cè)量和實(shí)時(shí)顯示。首先從散射原理和自發(fā)拉曼散射的溫度效應(yīng)出發(fā),詳細(xì)闡述了拉曼測(cè)溫系統(tǒng)的工作機(jī)理和定位原理。然后結(jié)合銦鎵砷雪崩光電二極管和集成運(yùn)放開(kāi)發(fā)了低噪聲、高增益、大帶寬的光電探測(cè)電路。最后針對(duì)信號(hào)及其噪聲特點(diǎn),采用線性累加平均算法,利用高速數(shù)據(jù)采集卡和FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái),設(shè)計(jì)了“硬采集、硬處理”的高速信號(hào)采集與處理模塊。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,系統(tǒng)在兩千米的探測(cè)距離內(nèi),可以達(dá)到空間分辨率1m,測(cè)溫精度±0.5℃的技術(shù)指標(biāo),并且其...

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖4.2APD光電二極管實(shí)物圖及其典型響應(yīng)曲線

銦鎵砷材料溫度系數(shù)較小，工作電壓容易滿足（約40V⁶0V）且倍增噪聲低于鍺材料。因此，本文設(shè)計(jì)中選擇銦鎵砷型APD用于光電轉(zhuǎn)換�；谏鲜鯝PD特性參數(shù)、材料及系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的考慮，本設(shè)計(jì)采用北京敏光科技有限公司的銦鎵砷型雪崩光電二極管作為光電探測(cè)器件....

圖4.3光電轉(zhuǎn)換電路的三種設(shè)計(jì)方法

（a）方法1（b）方法2（c）方法3圖4.3光電轉(zhuǎn)換電路的三種設(shè)計(jì)方法圖4.3中（a）利用負(fù)載電阻LR直接將雪崩二極管中光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的光電流pI轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸出電壓值為二者的乘積opLU=I×R。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是負(fù)載電阻的改變會(huì)影響A....

圖4.4放大電路設(shè)計(jì)原理圖

式中ICMC是共模輸入電容，IDIFFC是差分輸入電容，DC是光電二極管電容，PC是反相輸入端的寄生電容，均可通過(guò)查閱二極管和運(yùn)放的數(shù)據(jù)手冊(cè)獲得。這個(gè)（4.11）中表示的等效電容引起的噪聲增益的零點(diǎn)可以被補(bǔ)償電容在噪聲增益的電路特性曲線上產(chǎn)生的一個(gè)極點(diǎn)抵消。4.2.2放....

圖4.5探測(cè)電路板實(shí)物圖

2R相同，3R與4R相等大小都為R，1C與2C相等大小都為C，該電路傳遞函數(shù)可以示為22221OUTINVVωRC=（4.13）中INV、OUTV分別為圖4.4的（b）中IN和OUT端口電壓；ω為截止頻率。采用多個(gè)跨阻放大器級(jí)聯(lián)的方式....

本文編號(hào)：4040174