本文關(guān)鍵詞：基于布里淵增益譜邊帶解調(diào)的BOTDR分布式光纖測溫系統(tǒng)的研究　出處：《太原理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：目前,我國對煤層氣、輸油管道等地下管線進行安全實時監(jiān)測的技術(shù)尚未普及,管道安全隱患問題逐漸凸顯。基于布里淵光時域反射的分布式光纖傳感技術(shù),具有抗電磁干擾、耐高溫、耐腐蝕、易于工程鋪設(shè)等優(yōu)點,還可以對物體的溫度和應(yīng)變信息實現(xiàn)時間和空間上的全方位連續(xù)性測量,且由于裝置簡單、單端接入、可檢測斷點等優(yōu)勢,非常適合于長距離管道泄漏、應(yīng)力拉拽等檢測。測溫精度是衡量布里淵光時域反射分布式光纖測溫系統(tǒng)性能的一項重要指標。為提高系統(tǒng)測溫精度,本文提出了一種基于布里淵增益譜邊帶解調(diào)的布里淵光時域反射分布式測溫系統(tǒng),提高了系統(tǒng)信噪比,進而提高了系統(tǒng)測溫精度,并在此基礎(chǔ)上對該系統(tǒng)性能的影響因素做了深入分析,主要研究工作如下:(1)提出一種基于布里淵增益譜邊帶解調(diào)的布里淵光時域反射分布式光纖測溫技術(shù),理論分析了布里淵增益譜邊帶產(chǎn)生的機理和基于布里淵增益譜邊帶解調(diào)可以提高該系統(tǒng)測溫精度的原因。(2)搭建了基于布里淵增益譜邊帶解調(diào)的布里淵光時域反射測溫系統(tǒng),對系統(tǒng)中主要器件的選擇做了深入分析,并在LabVIEW平臺上完成了基于Levenberg-Marquardt算法的待測光纖沿線布里淵頻移的解調(diào)和相關(guān)界面顯示。(3)在布里淵增益譜邊帶解調(diào)的基礎(chǔ)上,對影響該系統(tǒng)性能的因素做了深入理論分析和實驗驗證。為提高系統(tǒng)的測溫精度,首先提出了采用布里淵增益譜邊帶解調(diào)的方法,并進一步驗證了由于相干探測時參考光的作用以及消除了相干瑞利噪聲的影響,該方法可以提高測溫精度;其次分別研究了激光光源線寬和探測光脈沖峰值功率對測溫精度的影響;最后進一步研究了電信號接收端掃頻系統(tǒng)中窄帶濾波器的中心頻率對測溫精度的影響。為改善系統(tǒng)空間分辨率,重點分析了探測光脈沖脈寬、電信號接收端掃頻部分窄帶濾波器的帶寬以及檢波器的響應(yīng)速率對空間分辨率的影響。(4)在上述基礎(chǔ)上,利用搭建的布里淵光時域反射測溫系統(tǒng)進行了一系列的溫度傳感實驗,通過對布里淵增益譜左邊帶進行掃描解調(diào),經(jīng)LabVIEW編程處理數(shù)據(jù),在10.2 km的傳感距離上實現(xiàn)了±0.5℃的測溫精度;通過注入脈寬約30 ns的探測光脈沖,在約10.8 km的測溫距離上獲得了2.79 m的空間分辨率;由于所采用恒溫槽的溫度設(shè)定恒溫條件范圍的限制,目前可達到的系統(tǒng)測溫范圍為-30℃~90℃。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN253;TH811

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