动态噪声差分算法实现拉曼测温仪高精度检测.pdf

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1、第34卷第1期深圳大学学报理工版Vol.34No.12017年1月JOUＲNALOFSHENZHENUNIVEＲSITYSCIENCEANDENGINEEＲINGJan.2017【光电工程/OptoelectronicEngineering】动态噪声差分算法实现拉曼测温仪高精度检测1，21，21，21，2李云亭，张明江，刘毅，张建忠1)太原理工大学新型传感器与智能控制教育部与山西省重点实验室，山西太原030024;2)太原理工大

2、学物理与光电工程学院，光电工程研究所，山西太原030024摘要:传统分布式光纤传感系统采用固定噪声基底计算散射光强度．但在分布式拉曼测温系统中，由于雪崩光电二极管(avalanchephotodiode，APD)光接收机工作时的温度和偏压等因素会导致基底微小改变;而由于拉曼散射光远弱于瑞利散射光，在长距离的温度解调时这个微小的改变对解调结果的影响尤为明显．为解决此问题，提出动态噪声差分算法的方法，即将菲涅尔反射峰后的基底噪声的平均值作为此散射光的动态噪声基底，实现对APD光接收机的噪声基底的动态测量．在拉曼自解调实验系统中

3、，发现由于接收机工作时的温度和偏压等因素的微小改变导致光接收机的噪声基底存在6.62mV的波动，且噪声基底波动导致测温精度随距离的上升而恶化;采用动态噪声基底的方法可消除噪声基底波动对测温结果的影响，将有效传感距离从3.0km延长至11.5km，同时在10.4km处实现了0.61℃的测温不确定度和1.58℃的测温精确度，可为分布式拉曼传感长距离测量提供参考．关键词:非线性光学;拉曼散射;分布式光纤温度传感;光接收机;动态噪声差分算法;拉曼自解调中图分类号:TN29;TP212.14文献标志码:Adoi:10．3724/SP

4、．J．1249．2017．01020HighprecisionmeasurementforＲamandistributedtemperaturesensorbydynamicnoisedifferencealgorithm1，21，21，21，2LiYunting，ZhangMingjiang，LiuYi，andZhangJianzhong1)KeyLaboratoryofAdvancedTransducersandIntelligentControlSystemofMinistryofEducation，Taiyuan

5、UniversityofTechnology，Taiyuan030024，ShanxiProvince，P．Ｒ．China2)CollegeofPhysicsandOptoelectronics，InstituteofOptoelectronicEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，ShanxiProvince，P．Ｒ．ChinaAbstract:Fixedgroundnoiseisalwaysusedtocalculatetheintensityo

6、fthebackscatteringintraditionaldistributedopticalfibersensingsystem．IntheＲamandistributedtemperaturesensor(ＲDTS)，thegroundnoisewillbeinfluencedbythechangeoftheworkingtemperatureandbiasvoltageofopticalreceiverbasedonavalanchephotodiode(APD)．Ｒamanscatteringlightisth

7、eweakestoneamongthreekindsofbackscatteringlight．ThismeanstheＲeceived:2016-11-08;Accepted:2016-12-16Foundation:NationalNaturalScienceFoundationofChina(61377089);KeyScienceandTechnologyＲesearchProjectBasedonCoalofShanxiProvince(MQ2014-09);Coal-BedMethaneJointＲesearc

8、hFundofShanxiProvince(2015012005);ProgramsforScienceandTechnologyDevelopmentofShanxiProvince(20140321003-1)Correspondingauthor:ProfessorZhangMingjiang．