基于OMAP5912分布式光纤测温系统设计

光纤作为一种新型的传感器件有其独特的优势,其抗电磁,耐高温,对温度、应变等外界变化敏感,而且价格便宜,容易获取,可以形成分布式的线测量甚至是场测量.通过分析和研究喇曼散射,给出了分布式光纤测温原理.在光纤测温原理的基础上,提出了分布式光纤测温系统.在系统中,首先给出系统光路设计;然后基于OMAP5912,开发出了分布式光纤测温数据处理系统,并给出了系统的核心硬件设计和软件定制.通过实验测试表明该系统可以满足工程领域的要求.     

基于DSP 的分布式测温系统

分布式光纤测温系统具有本质安全、抗电磁干扰能力强、快速多点测量和定位、易于安装等特点。提出了以DSP为核心的分布式测温系统,并针对拉曼散射温度信号完全淹没在噪声之中的特点,采用一种改进的小波阈值函数和阈值选取方法来对拉曼散射温度信号进行去噪。仿真实验表明,改进阈值函数的小波去噪有效地提高了去噪效果,从而提高了分布式光纤测温系统的精度并简化了系统结构。     

分布式光纤温度传感系统标定方案研究

在分布式光纤温度传感系统中,在测温光纤存在局部较大损耗点时,如果采用前端标定方法,系统的测温精度在光纤末端没有进行拟合的区域会出现明显下降,针对这种情况,提出了一种整体标定方法,并通过搭建基于NI5781R采集系统的光纤测温系统,对两种标定方法进行实验。实验测试结果表明,两种标定方法在测温光纤存在局部较大的损耗点的情况下各具优缺点,需要针对不同情况进行相应选择。如果损耗点的位置靠近光纤末端可以采用前端标定,而在测温光纤的前端或者中部采用整体标定更为合适。     

分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用研究

光纤传感器作为新型传感器在多种工业场合得到了广泛应用,而分布式光纤传感器由于其体积小、质量轻、耐环境能力强、易于组网等特点,尤其适合用于核电厂这种存在较多高能设备的场合。基于瑞利散射振动测量原理和光时域反射空间定位原理,研究分布式光纤振动传感器在核电厂中的应用可能性,并针对振动和辐照环境开展了试验验证,结果证明基于瑞利散射的分布式光纤振动传感器在核电厂中有优异的应用前景。     

基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量

为了实时获取结冰风洞喷雾耙温度场数据,需要采用温度传感器采集温度信号,传统的热电阻式温度传感器需要连接大量长距离线缆,占用大量喷雾耙内部空间;为提高温度场测量的质量效率,对基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量技术进行了研究;首先,分析了喷雾耙温度场测量概况,研究了分布式光纤测温方法;其次,设计了U型光纤布线方法,建立基于分布式光纤测温的结冰风洞喷雾耙温度场测量系统;最后,实现了20层喷雾耙温度场全局测量,并对喷雾耙温度场分布进行了详细分析;经实际应用表明,喷雾耙温度场测量系统可为喷雾耙电加热系统提供了温度反馈,大大提高了温度场测量效率。     

分布式光纤测温系统在煤矿火灾监测中的应用

针对煤矿安全存在潜在的火灾问题,文章将优化的分布式光纤测温系统应用于煤矿火灾监测,同时,提出了一种命名为RLN-ELAM的新颖算法用于检测并消除瑞利噪声对系统测量精度的影响,并有效提高拉曼分布式光纤系统的测量精度。实验结果表明,利用此算法后,系统的温度分辨率、空间分辨率均有所提高,测量误差从7%降低到不足2%。在实验室进行的模拟实验中,对温度进行实际测量,结果表明,该煤矿火灾监测系统能够提供详细的温度分布情况并能够及时报警,使工作人员随时掌握煤矿温度分布情况,及时准确地找到火灾发生区。     

基于相位生成载波的全光纤传感器定位研究

分布式光纤传感系统可应用于长距离、强电磁干扰环境下的监测.提出了一种用相位调制器进行外调制来提高分布式光纤传感器定位精度的方法.构造基于迈克尔逊干涉仪的全光纤振动传感器系统,并在反射端加相位调制器进行调制,使经过反射端反射的光干涉后的信号处于高频段,而未经反射端反射的光干涉后的信号处于低频段.通过高通滤波和相位解调,获得与外界扰动呈正比的信号,用这一信号进行定位,可以消除因为光纤中的瑞利散射等产生的回光干涉信号的频谱叠加,提高定位精度.该方法结构简单,易实现,通过理论分析和实验证明:采用该方法可以有效提高系统的定位精度.     

基于SVD的BOTDA测温系统的解调算法研究

基于布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis, BOTDA)的分布式光纤传感器具有测量范围远、精度高、可测温和测应变等优势，目前在大范围、长距离传感领域中广泛应用，如桥梁、建筑、道路等。然而目前大部分布里渊散射信号都是运用洛伦兹拟合算法进行寻峰解调，解调精度受噪声影响较大。提出一种基于奇异值分解(Singular Value Decomposition, SVD)的降噪寻峰算法，利用Hankel矩阵对测温信号进行升维，对BOTDA测温系统的仿真信号进行分解，并通过实验验证了利用SVD对测温信号降噪来提升测温精度的可行性。     

改进小波算法在光纤温度传感器中的应用

针对在分布式拉曼光纤温度传感器系统中,由于拉曼散射信号弱、噪声强而造成的温度测量误差问题,提出了一种改进小波算法模型。该算法在传统模型极大值小波算法基础上,引入信号相关性特性来提升捕捉信号与噪声的能力,同时结合小波分解尺度自适应方法,消除分解尺度不匹配造成信号丢失或噪声未滤除的情况,并在Matlab仿真软件中对比了此算法滤波的优越性,利用3 km分布式光纤测温系统进行验证。实验结果表明,处理后的温度较算法前的温度总体平均误差缩小0.5233℃。     

分布式光纤测温技术在煤矿中的应用

介绍了分布式光纤测温原理,重点分析了分布式光纤测温系统在煤矿带式输送机、输电电缆、电气设备和采空区火灾防治中的应用及具体的实施。工业性试验表明,该分布式光纤测温系统能准确、快速地对温度进行监测和预警,测温误差为±1℃,定位精度为1m,响应时间为20s。     

基于光纤传感和小波变换的管道泄漏定位技术

研究了一种基于Sagnac光纤干涉仪原理的分布式光纤管道泄漏检测和定位技术,利用单模光纤作为分布式传感器,可以有效地检测管道沿线所发生的泄漏信息,并实现泄漏点定位。阐述了检测系统的组成和工作原理,分析了检测系统定位方法。采用小波阈值消噪对泄漏信号进行处理,可以有效地提高零点频率的辨识性。结果表明:该检测技术具有较高的测试灵敏度和定位精度。     

一种分布式光纤温度传感器的校准方法

根据分布式光纤温度传感器的测温特性和温度计量校准要求,对分布式光纤温度传感器的空间分辨率和测温准确性进行了试验研究.通过选取不同校准基准点、不同光纤环长度和不同光纤的位置设计试验,分析了分布式光纤温度传感器不同的测温曲线和测温误差,提出了一种提高分布式光纤温度传感器测温精度的校准方法.试验表明,该方法测温稳定性好,误差满足精度要求.     

冻结监测中分布式光纤测温系统的研究

文章根据冻结工程信息化施工的要求,将分布测量理论和光纤传感技术引入到冻结监测中,并结合某矿井冻结工程的实际情况,对分布式光纤测温系统的工作原理、性能指标温度解调方案进行了详细的分析与研究,成功设计出一套满足冻结施工要求的分布式光纤测温系统。该系统依据光时域反射技术和后向拉曼散射温度效应实现温度测量,提高了测量精度和稳定性,降低了系统成本。室内实验及现场试验验证了该系统的测量精度性与可靠性,为冻结温度监测提供了一种新的监测手段。     

分布式光纤测温系统及其测温精度分析

介绍了基于后向喇曼散射的分布式光纤测温系统，对系统的测温精度进行了分析，针对影响测温精度的主要因素提出了相应的处理方法，实验证明所得出的结论是正确的，方法是可行有效的。目前该系统已应用于石油测井。     

分布式光纤温度传感器在煤矿冻结建井中的应用

冻结建井法是当今煤矿建井的有效施工方法,监测和研究冻结过程中温度及其变化规律,对冻结建井现场施工和技术的发展具有重要的指导意义。介绍了分布式光纤温度传感器的基本原理,并以口孜东煤矿为例探讨了其在煤矿冻结建井温度监测过程中的实际应用。对比了分布式光纤温度传感器和传统单总线温度传感器在现场测温实验中的性能,指出了在同样的测温精度下,分布式光纤温度传感器可以实现空间上的连续测量,克服了传统传感器测量点少、故障率高的缺点。实验结果显示:分布式光纤温度传感器能够很好地在煤矿冻结建井中应用。     

分布式光纤拉曼测温系统信噪比优化研究

针对分布式光纤拉曼测温系统(ROTDR)信噪比较低的问题,在传统累加平均算法的基础上,提出利用小波包去噪以及埃尔米特插值算法对后向拉曼散射信号进行处理来提升系统信噪比。该方法首先在数据采集端对散射信号进行累加平均去噪,然后使用埃尔米特插值算法进行色散补偿,最后选取sym6小波基对散射信号进行小波包去噪处理。实验表明,该方法将系统信噪比由27.6159 dB提升至32.6988 dB,而且有效补偿了系统的色散效应。选取8 km光纤进行实验,光纤全程温度波动范围从0.65℃~1.15℃降低至0.36℃~0.75℃,不同温度的测量误差中位数小于0.5℃。综上,本文提出的信号处理方案可有效提升系统信噪比及降低系统测温误差。     

小波去噪在拉曼单模光纤传感系统中的应用

现有的拉曼光纤温度传感系统大多为多模系统,由于单模光纤传输损耗较小,采用单模光纤可以使测量范围轻易扩展。但由于单模光纤中产生的自发拉曼散射信号特别微弱,完全被淹没在噪声中,影响了系统的测温精度。针对存在的噪声信号问题,提出采用现有的累加平均算法与小波变换相结合的信号处理方法对拉曼散射信号进行处理。采用db5小波函数,分解层数为5层。通过matlab上进行仿真,结果表明信号处理方法可以有效地消除信号中的噪声,同时又能很好地保留有用信号,缩短了系统的测量时间,改善了系统的性能指标。     

基于BOTDA的分布式光纤温度传感测量实验研究

为了进一步提高布里渊光时域分析(BOTDA)的测温精度,基于BOTDA的原理,构建了温度传感测量系统。测温实验发现,测温光纤的保护层厚度影响了其测温的精度;裸纤直接测温的精度较高,但也易受外界影响,且易断,故改进光纤的保护层可以提高其测温精度。提出一种将导热硅脂涂敷在光纤上进行测温试验的方法,提高了温度测量的准确性。     

分布式光纤测温系统在煤矿火灾检测中的应用

摘要：针对煤矿安全存在潜在的火灾问题,文中主要介绍分布式光纤测温原理及其在煤矿火灾监测中的应用。在系统结构上,本文提出了一种优化设计方案。此外,在信号处理方面,本文提出了一种命名为RLN-ELAM的新颖算法,用于检测并消除瑞利噪声对系统测量精度的影响,提高拉曼分布式光纤系统的测量精度。实验结果表明,利用此设计方案和算法后,可以使系统的温度分辨率、空间分辨率均有所提高,测量误差从7%降低到不足2%。在实验室进行的模拟实验中,对温度进行实际测量,结果表明,该煤矿火灾监测系统能够提供详细的温度分布情况并能够及时准确地报警,使工作人员随时掌握煤矿温度分布情况,及时准确地找到火灾发生区。     

分布式光纤温度传感系统在煤矿冻结表土段温度测量中的应用

文章重点阐述了基于光纤温度敏感特性所产生的Raman散射的分布式温度传感系统在煤矿冻结表土段温度测量中的应用。通过获取测量中的温度参数并与实测的数值进行比较,检验了基于分布式温度测量系统在生产现场的可行性。实例表明采用分布式测温系统测量一定距离内的温度是一种可靠的办法。