分布式光纤温度传感器信号处理的研究

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1、燕山大学硕士学位论文分布式光纤温度传感器信号处理的研究姓名：王喜光申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：吴长奇20061101摘要分布式光纤温度传感器及其信号处理技术是近年来随着电子、通信与信息系统，光电技术、光纤传感器技术和自动控制领域的飞速发展而逐步形成和发展起来的多学科综合应用技术。分布式光纤传感系统可以在一根光纤上同时监测多点的温度(或者应力等其他物理量)，并利用光时域反射技术对温度场进行空间定位。它广泛应用于工业过程的监控，煤矿、隧道、油库的火灾报警、大型堤坝的渗水、漏水监视等许多领域。目前这项技术已

2、成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。分布式光纤温度传感器信号处理的研究是比较重要的，因为所探测到的含有温度信息的拉曼后向散射光十分微弱，甚至完全淹没在噪声中。对消除拉曼后向散射光噪声的信号处理水平直接关系到整个系统的性能指标，因此必须采用微弱信号检测技术。本文对拉曼分布式光纤温度传感器信号处理进行了全面的研究，分析了拉曼分布式光纤温度传感器性能指标，并重点分析了温度分辨率及其改进的方法。根据传统单脉冲拉曼分布式光纤温度传感器脉冲宽度的增加能够提高信噪比、温度分辨率，但同时会降低空闻分辨率的矛盾，本文提出了采用格雷

3、互补码作为拉曼分布式光纤温度传感器的探测脉冲，联合相关技术和数字平均对信号进行处理，可以大幅提高分布式光纤拉曼温度传感器的性能，在不降低空间分辨率的前提下提高温度分辨率、减少测量所需时间，改善了拉曼分布式光纤温度传感器的性能指标。然后探讨了高阶累计量在曼分布式光纤温度传感器信号检测中的应用，提出了基于双谱检测的拉曼分布式光纤温度传感器信号检测方法，有效地抑制了系统的噪声，取得了趋于零的温度分辨率。关键词分布式光纤温度传感器；信号处理；格雷互补码；高阶累积量；温度分辨率燕山大学工学硕士学位论文AbstractDistr

4、ibutedopticaltemperaturemeasurementandsignalprocessingisanewlyestablishedmulti—disciplinedappliedtechnologyalongwithrecentrapiddevelopmentsinthefieldsofelectronics,communicationandinformationsystem．photo-electricity,opticalfibersensor硒wellasauto—contr01．11ledis

5、tributedopticalfibertemperaturesensorsystemCanmonitormanypointstemperatureforotherphy7sicsvariabilitysuchasstrain)alongasingleopticalfiberatsalnetime，andCalllocatethepositionoftemperaturefieldbymeansofopticalrimedomainreflect．Itiswidelyusedinmonitorofproducepro

6、cess，firealarmsystemofcoalmine，tunnelandfueldepots，seepageandleakageofdams．Atpresentthistechnologyhasbecomeintheopticalfibersensortechnologyoneofmostpromisingtechnical．Thedistributedopticalfibertemperaturesensorsignalprocessingresearchisquiteimportant,becauseth

7、ebackscatteringRamansignalwiththeinformationoftemperatureisweakorcompletelysubmergedinnoise．Asaresult，thedenoisingleveldeterminedtheaccuracyofthewholesystem，weaksignalmeaSurementmustbeusedinthissystem．nlisarticlehasconductedthecomprehensiveresearchtotheRarnandi

8、stributedopticalfibertemperaturesensorsignalprocessing，hasanalyzedtheRalnandistributedopticalfibertemperaturesensorperformanceindexandemphasisanalyzedthetemperatureresolutio