【摘 要】
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光纤传感技术是上个世纪70年代伴随着光纤制造技术和光通讯技术的发展而逐步形成的一项具有独特优势的传感技术。分布式光纤温度传感系统是专门为大范围多点温度测量的应用而
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光纤传感技术是上个世纪70年代伴随着光纤制造技术和光通讯技术的发展而逐步形成的一项具有独特优势的传感技术。分布式光纤温度传感系统是专门为大范围多点温度测量的应用而设计的。它可以测量长达数公里的传感光纤沿线的温度场的分布,并且具有抗电磁干扰、尺寸小、对被测温度场影响小等优点。因此,该项技术在工业、军事以及科研等方面都用广泛的应用,并成为国内外的研究热点。本论文对基于自发拉曼散射的分布式光纤传感系统的基本理论和技术进行了研究。在详细介绍国内外的分布式温度传感技术的研究现状的基础上,分别从经典理论和能级理论分析了光在光纤中传播时的拉曼散射现象,对比了三种不同的光纤散射测温方案,最终选择了基于拉曼散射的传感方案。主要研究工作如下:(1)根据技术指标的要求,设计了分布式温度传感系统的整体结构,研究了不同解调方案的优劣。(2)在光源系统的设计中,通过数值计算,优化了光源中心波长。使用FPGA对光源进行直接调制,设计了调制程序及激光器驱动电路,并对光源的输出波形做了测试。(3)在光传输系统中,使用EDFA对光信号进行了放大,设计了一种基于双滤波片的分光模达到分光和虑噪的目的,对使用分光模块前后的散射光谱做了比较。(4)在探测系统中,设计了一个低噪声高增益的APD探测放大电路,并配合双通道高速A/D采集卡,实现了系统的分布式测温。(5)通过对系统各部分进行联调,取得了良好的试验结果,并对试验结果进行了分析。
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