本文關(guān)鍵詞：基于拉曼散射的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)(Distributed Optical Fiber Temperature Sensor System,DTS)是利用傳感光纖中散射光光強(qiáng)與溫度間的關(guān)系設(shè)計(jì)的測(cè)溫系統(tǒng)。該測(cè)溫方式克服了傳統(tǒng)測(cè)溫方式的不足之處,具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),系統(tǒng)不受電磁干擾,絕緣性好,質(zhì)量輕,體積小,可用于長(zhǎng)距離的測(cè)溫,應(yīng)用場(chǎng)所廣泛。DTS不受電磁干擾,可用于電纜整條線路的溫度監(jiān)測(cè)。適合用于長(zhǎng)距離的溫度監(jiān)測(cè)如燃?xì)夤艿馈⑺淼赖鹊販囟缺O(jiān)測(cè),隨著測(cè)溫距離的增加DTS具有更高的性價(jià)比。此外DTS布線簡(jiǎn)潔,通過(guò)測(cè)溫軟件可直接讀取傳感光纖沿線的溫度分布情況,減少了測(cè)溫系統(tǒng)安裝布置的工作量。國(guó)外對(duì)DTS技術(shù)的研究開(kāi)始于20世紀(jì)70年代,我國(guó)開(kāi)始于20世紀(jì)80年代。目前分布式光纖測(cè)溫技術(shù)持續(xù)發(fā)展,系統(tǒng)性能不斷優(yōu)化,將會(huì)具有更加廣闊的應(yīng)用前景。論文闡述了基于拉曼散射的DTS測(cè)溫以及定位原理,并對(duì)其它光纖測(cè)溫原理進(jìn)行了介紹,包括：基于布里淵散射的測(cè)溫原理、基于瑞利散射的測(cè)溫原理、光纖光柵測(cè)溫原理,比較了多種測(cè)溫原理的優(yōu)勢(shì)及不足之處。詳細(xì)介紹了硬件系統(tǒng)的組成,包括激光器、波分復(fù)用器(WDM)、雪崩二極管(ADP)數(shù)據(jù)采集卡及傳感光纖。對(duì)各個(gè)組成元件的性能要求及選型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了說(shuō)明。闡述了anti-stokes、stokes光信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度信號(hào)的過(guò)程,對(duì)信號(hào)處理的各個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了介紹。論文對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析,包括：測(cè)溫精度、空間分辨率、定位精度、響應(yīng)時(shí)間等,提出采用分段線性擬合的方法提高測(cè)溫精度,并通過(guò)添加光開(kāi)關(guān)元件的方式增加系統(tǒng)測(cè)溫范圍,利用算法實(shí)現(xiàn)定溫及差溫預(yù)警方式,從各角度使系能的性能獲得提升。論文最后對(duì)建筑物內(nèi)的火災(zāi)預(yù)警實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析,探討了DTS定溫及差溫預(yù)警應(yīng)用于建筑物內(nèi)火災(zāi)探測(cè)的可行性,并對(duì)兩種火災(zāi)預(yù)警方式進(jìn)行了比較,得出兩種測(cè)溫方式的適用場(chǎng)合以及探測(cè)火災(zāi)時(shí)光纖布置要求。
【關(guān)鍵詞】：分布式光纖測(cè)溫 拉曼散射 性能優(yōu)化 火災(zāi)預(yù)警
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH811
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排15-18
• 第2章 基于拉曼散射的分布式光纖測(cè)溫理論18-28
• 2.1 基于光時(shí)域反射的空間定位原理18-19
• 2.2 基于拉曼散射的測(cè)溫原理19-22
• 2.3 其它不同測(cè)溫原理的介紹及比較22-26
• 2.3.1 基于布里淵散射的測(cè)溫原理22-23
• 2.3.2 基于瑞利散射的測(cè)溫原理23-24
• 2.3.3 光纖光柵測(cè)溫技術(shù)24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第3章 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)28-46
• 3.1 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)(DTS)的基本結(jié)構(gòu)28-34
• 3.1.1 激光器29-30
• 3.1.2 波分復(fù)用器30-31
• 3.1.3 雪崩二極管31-32
• 3.1.4 數(shù)據(jù)采集卡32-33
• 3.1.5 傳感光纖33-34
• 3.2 信號(hào)的去噪方法34-38
• 3.2.1 累加去噪34-36
• 3.2.2 小波去噪36-38
• 3.3 衰減補(bǔ)償38-42
• 3.4 溫度解調(diào)算法42-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的優(yōu)化46-60
• 4.1 性能分析46-53
• 4.1.1 測(cè)溫精度46-48
• 4.1.2 空間分辨率48-50
• 4.1.3 定位精度50-52
• 4.1.4 響應(yīng)時(shí)間52-53
• 4.2 測(cè)溫精度的優(yōu)化53-55
• 4.2.1 分段擬合算法53-54
• 4.2.2 精度分析54-55
• 4.3 利用光開(kāi)關(guān)增加測(cè)溫范圍55-56
• 4.4 系統(tǒng)功能的拓展56-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 DTS應(yīng)用于火災(zāi)預(yù)警的實(shí)驗(yàn)研究60-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)介紹60
• 5.2 預(yù)警方式60-61
• 5.2.1 定溫預(yù)警60
• 5.2.2 差溫預(yù)警60-61
• 5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析61-63
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論63
• 5.5 本章小結(jié)63-66
• 第6章 創(chuàng)新點(diǎn)與展望66-68
• 6.1 本文創(chuàng)新點(diǎn)66
• 6.2 下一步工作展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果74

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