分布式光纤温度传感器的温度测量与信号处理方法及实现

分布式光纤温度传感器利用一根光纤为温度信息的传感和传导介质，可以测量沿光纤长度上的温度变化。这种传感器的信号处理是将探测器输出信号尽可能地去除噪声和干扰，得到准确快速的温度显示和温度数据，这在解决大型重要结构的实时监控、准确测量等问题以及在组成智能材料结构方面具有重要价值和应用潜力。文章对基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布光纤温度传感器的温度测量方法和信号处理方法进行了全面而深入的研究，据此建立了传感器的信号处理系统。     

提高分布式温度传感器测温准确度的降噪方法

为了减小拉曼散射光波长相关损耗、光电探测器附加噪声及散射光中的瑞利噪声对分布式光纤温度传感器测温误差的影响,通过分析分布式光纤温度传感系统的解调原理提出了一种反斯托克斯光降噪方法。将光纤按照环形结构铺设,以每次测量的反斯托克斯光信号中菲涅耳反射峰后的基底噪声平均值作为动态本底噪声,利用两段处于不同温度的光纤消除动态本底噪声后的瑞利噪声。反斯托克斯光降噪解调法从原理上避免了参考斯托克斯光引入的测温误差,消除了本底噪声和瑞利噪声导致的测温误差。实验结果表明,修正的分布式光纤温度传感系统的最大测温误差从5.4℃降低到0.6℃,测温准确度有明显提高。     

面向分布式光纤拉曼测温的新型温度解调方法

为提高分布式光纤拉曼测温系统的测量速度和测量准确度,提出了一种自补偿光纤损耗及光纤色散的温度解调方法,并进行了实验验证。该方法对斯托克斯与反斯托克斯后向散射信号进行了损耗修正,避免了测温前对整条传感光纤进行定标处理的过程,减小了系统的运行时间;采用色散补偿平移算法对斯托克斯后向散射信号的位置进行修正,获得了与反斯托克斯后向散射信号相同位置处的斯托克斯后向散射信号的强度,降低了光纤色散对温度解调的影响,提高了系统的测温准确度。实验结果表明,当光纤传感距离为5.8km时,温度波动由9.01℃下降到0.57℃,测温准确度由5.50℃优化至0.87℃。     

布里渊光时域光纤传感中的快速测量技术

布里渊光时域光纤传感是一种连续分布式光纤传感技术,可广泛用于获取沿传感光纤的温度和应变等物理量分布。如何提高布里渊散射信号的测量和处理速度,以满足工程应用中的快速测量需求,是布里渊光纤传感领域研究者的主要关注点之一。文章通过分析传统布里渊光时域光纤传感系统的耗时来源,综述了近年来基于频率调制、功率谱测量、图像处理去噪和布里渊谱拟合方法改进等布里渊光时域传感中的快速测量技术研究进展。     

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统利用光纤作为温度的传导介质,测量沿光纤走向的连续空间的温度场分布。通过高速采集卡采集数据,并将数据进行去掉噪声干扰和累加的处理,得到准确的温度数据。这种系统的实用性是可以对光纤沿线的温度数据实时和定点监控。通过对拉曼散射所产生的斯托克斯光/反斯托克斯光与温度关系的研究,确定分布式光纤测温系统的温度测量方法,对所采集的信号利用小波变换进行去噪声和微弱信号的处理。     

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统利用光纤作为温度的传导介质,测量沿光纤走向的连续空间的温度场分布.通过高速采集卡采集敷据,并将数据进行去掉噪声干扰和累加的处理,得到准确的温度数据.这种系统的实用性是可以对光纤沿线的温度数据实时和定点监控.通过对拉曼散射所产生的斯托克斯光/反斯托克斯光与温度关系的研究,确定分布式光纤测温系统的温度测量方法,对所采集的信号利用小波变换进行去噪声和微弱信号的处理.     

基于双光纤光栅的加速度传感探头结构的设计

分布式光纤光栅加速度传感技术对微弱振动测量分析及其故障诊断具有重要的实用价值。采用副载波调频、波分复用技术提出了一种分布式光纤布喇格光栅加速度测量系统,并进行了基于双光纤布喇格光栅的加速度传感探头结构的设计。该传感探头具有尺寸小,质量轻,不受电磁干扰等优点,有较高的测量灵敏度和分辨率,而且能自动消除温度噪声和相位噪声的影响。     

基于布里渊增益的单端分布式光纤传感技术

本文对基于布里渊增益的分布式光纤传感技术进行了理论分析 ,并针对一些特殊应用领域提出了一种能够以单端方式工作的新型传感结构。光纤端面的菲涅尔反射光和信号检测的时序控制在该结构中被应用 ,以实现温度或应变的测量。初步的实验也表明该方案是可行的     

拉曼散射分布式光纤温度传感器的设计

文章论述了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统，对其信号处理技术进行了全面而深入的研究。采用光时域后向散射技术来获取温度信息，并用时域信号数字积累平均方法来提高系统的信噪比，据此建立了分布式温度传感器。     

拉曼散射分布式光纤温度传感器的设计

文章论述了基于反斯托克斯／斯托克斯比值的分布式光纤温度传感器系统，对其信号处理技术进行了全面而深入的研究。采用光时域后向散射技术来获取温度信息，并用时域信号数字积累平均方法来提高系统的信噪比，据此建立了分布式温度传感器。     

高压电缆的光纤分布式温度传感技术分析

光纤分布式测温技术是一种新型技术,其原理是利用激光在光纤中传播的特点,对空间温度场进行实时的测量。其作用是分布式的连续检测光纤沿线的温度。本文通过介绍光纤分布式温度传感技术的测温原理,以及光纤的安装方式对温度测量精准度的影响,分析阐述了该技术在高压电缆内部温度测量方面的应用。     

分布式光纤测温系统的温度分辨率

在分析分布式光纤温度测量系统性能的三个重要参数的基础上，提出了一种计算基于单路反斯托克斯光分布式温度测量系统的温度分辨率的方法，找到影响系统温度分辨率的主要因素，并结合实际系统提出了多种提高系统温度分辨率的方法，取得较好的实用效果。     

单模光纤分布式喇曼温度传感系统设计

文章作者在对光纤背向喇曼散射温度效应进行理论分析的基础上,对基于反斯托克斯/斯托克斯散射光强比值型的光纤分布式喇曼温度传感系统作了详细的研究, 对系统主要器件的要求进行了计算,研制了基于单模光纤的5 km分布式温度传感器.实验表明,系统能精确地进行分布式测温,温度分辨率为1 ℃,空间分辨率为2 m.     

基于光频域反射技术的光纤传感网络研究

研究基于光频域反射技术的光纤传感网络,提升待监测对象温度与应变的测量精度。在光频域反射技术基础上引入光纤Bragg光栅技术,构建具有分立式与分布式的两层混合式光纤传感网络;分立式光纤传感网络层利用光纤Bragg光栅技术解调光栅放射光中心波长变化量,获取待监测对象温度值;分布式光纤传感网络层通过计算光纤瑞利散射的光谱平移量实现应变的连续分布式传感,利用频域干涉测量法,计算光纤传感器中心波长变化量,获取待监测对象应变值。同时两层混合式光纤传感网络利用傅立叶插值后的互相关法提高光谱平移量的光谱分辨率,提升光纤传感网络的测量精度。实验证明:所研究光纤传感网络测量的中心波长值与实际温度值、应变值拟合程度高,测量精度高。     

基于BOTDR的多模光纤温度传感

针对多模光纤存在的模式耦合和布里渊增益谱展宽限制传感精度的提高等问题,提出利用单模光纤对多模光纤中散射信号的高阶模进行过滤实现多模光纤分布式温度传感精度的提高.分析了多模光纤的布里渊散射与温度传感原理,搭建单模光纤滤模的移频本地外差布里渊光时域反射(BOTDR)系统,测量并比较了两种多模光纤的温度传感特性.结果表明:在...     

光纤激光传感系统的研究进展

光纤激光传感系统作为一种新型的光纤传感技术,结合了光纤传感的高灵敏度、可分布式测量和不易受电磁干扰等优点,以及光纤激光器的窄线宽和高光信噪比等优势,能够很好地应用于油田、矿山、桥梁、电力以及飞机等领域的测量和安全监控。从两个方面介绍了目前光纤激光传感系统的研究进展,一方面是基于单参量测量的光纤激光传感系统,系统所探测的参量包含了温度、应变、折射率、电流、声波和风速等;另一方面是基于双参量测量的光纤激光传感系统,主要是解决温度与横向应力、应变和折射率等交叉敏感的问题。     

分布式Raman测温系统在隧道中的应用

由于隧道半密闭的结构特殊性,有火情发生时高温和浓烟会对隧道设施和人身安全造成极大的伤害,因此监测隧道温度的分布特点对于火灾预防和及时扑灭具有重要意义。分布式温度监控系统由DTS下位机、多模传感光纤和温度解调上位机软件组成。文中介绍了分布式温度监控系统的工作原理与系统结构,说明了斯托克斯(Stokes)光和反斯托克斯(Anti-Stokes)光强的温度解调方式,将分布式Raman测温系统应用于隧道测温,通过搭建分布式温度监控系统解调得到整个隧道准确的实时温度变化情况,给出了昆玉高速山心坡隧道现场实测数据。从实际温度曲线可以看出,解调出来的温度与实际温度相差基本一致,可以应用于隧道测温现场,对隧道温度进行实时监测。     

分布式光纤温度和应变传感技术的研究进展

文章针对分布式光纤传感技术现状,介绍了基于相干光时域反射和双脉冲布里渊光时域反射的两种光纤传感技术,这两种温度和应变传感具有高测量精度、高空间分辨率等优点,可广泛应用于国防、科研等领域.详细分析了两种传感方法的系统方案和实现原理,指出了每种方法的关键技术及创新点.探讨了分布式光纤温度和应变传感技术的发展趋势.     

光纤布里渊温度和应变同时传感系统性能分析

采用基于朗道比的微波外差检测技术的布里渊光时域反射传感系统,获得布里渊散射信号的频移和强度,可以精确地测量沿光纤长度的分布式温度和应变信息。此方法在同一条光纤线路上分别测量光纤的布里渊散射和瑞利散射,且使用布里渊频谱扫描对信号进行处理。给出了这种传感方案的实验系统,并在理论推导的基础上对其性能进行了分析,该传感系统可以获得1℃的温度分辨率和100uε的应变分辨率。     

基于相位解调的相位敏感光时域反射计研究

基于相位敏感的光时域反射计（Φ-OTDR）通过发射光脉冲到传感光纤内,利用分析传感光纤的后向瑞利散射光或前向散射光的方法对入侵扰动事件进行识别和定位。对比其他光纤分布式传感技术,Φ-OTDR能够长距离分布式多点测量,精度高、可靠性好,研究Φ-OTDR具有重要的应用价值。本文介绍了Φ-OTDR的基本原理、结构、系统性能、信号解调和应用情况,并对Φ-OTDR技术进行了展望。