ROFDR光纤温度传感器

来源 :电子科技大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:caonimalegebicaonima
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温度向来是安全检测中不可缺少的一项重要指标,被用于生活中的方方面面。在光纤温度传感器出现之前人们使用的是传统的点测式的温度传感器,由于点测式有着一定的缺陷,渐渐地不再能够满足人们的要求,从而促进了ROTDR(Raman optical time domain reflectometer)光纤温度传感器的问世。相比于传统的点测试温度传感器,ROTDR光纤温度传感器测量距离更长,精度更高,应用范围更广,但是该温度传感器的空间分辨率和信噪比是相互制约的,导致了系统的空间分辨率不会很高,精度也不够,为了追求更高的精度和空间分辨率,本论文在进行了ROTDR光纤温度传感器的实验后,进行了ROFDR(Raman optical frequency domain reflectometry)光纤温度传感器的研究,并通过深入的探索设计了相应的仿真实验。论文的主要内容如下:1.深入地研究了光时域反射技术,掌握了光时域其实就是根据光在光纤中传播路程与时间的关系来进行定位的,发现了光发生拉曼散射后会产生斯托克斯光和反斯托克斯光,通过温度对斯托克斯光和反斯托克斯光的影响,建立了光强与温度的关系,得出了几种解调温度的方法,并予以比较和分析,选取其中一种测温方法进行实验。2.搭建了ROTDR光纤温度传感器系统,采集了拉曼散射产生的斯托克斯光和反斯托克斯光,选取了有效的去噪方法对采集到的信号进行去噪,采用了斯托克斯光解调反斯托克斯光的解调原理进行了温度的解调,利用了恒温箱对其中一段光纤进行加温,并作为对照温度以此来衡量测量精度。3.依据ROFDR光纤温度传感器的基本原理,深度掌握了整个ROFDR光纤温度传感器的系统结构和工作方式,创新地利用扫频电路的电频率来进行定位,并在ROTDR光纤温度传感器温度解调的基础上得出了ROFDR系统的测温方式,并设计了仿真的步骤。4.根据对ROFDR理论的分析,设计了与系统光源发出的光信号相类似的函数作为仿真光信号以此来满足系统条件,设定了光纤中各处温度的分布,采用了相应的解调温度的方法进行解调,通过与起初设定的温度进行相对照,以此来衡量测温的精度,并与ROTDR光纤温度传感器系统进行对比。
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