分布式光纤温度传感器关键技术研究
Study on Key Technology of Distributed Fiber Optical Temperature Sensor
从诞生伊始,分布式光纤温度传感(DTS)技术就以可对被测空间进行连续性的实时测量而引起广泛关注.它不仅具有一般光纤传感的特点,且充分利用了光纤自身连续分布的特点,解决了其它点式传感器难以胜任的测量任务.基于拉曼背向散射的DTS系统利用光纤中自发拉曼散射的温敏特性实现对温度信息的测量.由于拉曼自发散射光非常微弱,因此DTS系统本质上是一个对弱信号进行处理和检测的仪器.和其它弱信号处理系统一样,DTS同样要面临算法难点,即采集卡的信号处理方法和温度解调算法.这两个关键技术直接决定了DTS系统的主要性能指标,包括系统响应时间、空间分辨率、最大探测距离等.在采集卡算法方面,本文对比分析了DTS系统常用的几种算法,包括累加平均算法、小波去噪法、格雷互补码法等.针对消防报警领域的具体应用,文章采用了一种基于FPGA平台通过流水线方式实现的线性累加算法,并通过实验对比累加算法在不同累加次数下的信号处理效果.在温度解调算法方面,本文主要针对基于掺铒光纤放大器(EDFA)泵浦脉冲光源的DTS系统进行算法研究.实验结果表明,由于系统的非理想特性,由理论公式直接推导出的温度解调公式并不能直接应用于实践.本文通过分析EDFA的连续放大自发辐射(ASE)噪声特性及其对系统产生的影响,提出一种利用拉曼背向散射曲线上光纤末端极小值的方法来修正理论解调公式,并通过实验验证解调效果.
- 作者：
- 薛野
- 学位授予单位：
- 武汉邮电科学研究院
- 专业名称：
- 通信与信息系统
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 江山
- 中图分类号：
- TP212.11
- 关键词：
- 分布式光纤温度传感；自发拉曼散射；流水线算法；温度解调算法；ASE噪声
- DTS (Distributed Optical Fiber Temperature Sensor)；spontaneous Ramanscattering；pipelining algorithm；temperature demodulation algorithm；ASE (AmplifiedSpontaneous Emission) noise