基于光纖技術(shù)的隧道分布式測(cè)溫系統(tǒng)應(yīng)用研究.pdf

1、光纖具有高效的光傳輸和大的帶寬，現(xiàn)在已經(jīng)成為了通信系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)的重要組成部分。它既可以作為傳感系統(tǒng)的敏感元件，又能作為傳感系統(tǒng)的傳輸媒介傳輸感知信號(hào)。光纖的優(yōu)良特性使其在光分析領(lǐng)域和傳感系統(tǒng)中越來(lái)越受到重視。分布式光纖傳感技術(shù)是光纖檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)由于能夠在沿光纖走向的長(zhǎng)距離空間上對(duì)溫度進(jìn)行分布式測(cè)量和溫度異常點(diǎn)的定位，現(xiàn)在已經(jīng)在溫度監(jiān)測(cè)與報(bào)警應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用。隨著我國(guó)各類交通隧道工程的迅猛發(fā)展的同時(shí)

2、，國(guó)外隧道火災(zāi)造成的大量人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失也給我國(guó)隧道工程帶來(lái)了警示。因此，采用本文采用分布式測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)對(duì)隧道進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。
　　 本文介紹了國(guó)內(nèi)外分布式光纖溫度傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，分析了分布式光纖溫度傳感技術(shù)在溫度場(chǎng)測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)。論文介紹了分布式拉曼光纖溫度傳感系統(tǒng)的兩種發(fā)展方向，選定了基于光頻率反射技術(shù)(Optical FrequencyDomain Reflectometry，OFDR)的分布式拉曼光纖溫度傳感系

3、統(tǒng)進(jìn)行研究，分析和研究了拉曼光頻率分布式光纖溫度傳感技術(shù)的測(cè)量原理，并對(duì)各部分功能進(jìn)行了說(shuō)明。
　　 論文通過(guò)對(duì)光纖特性、光的傳輸和光纖中的散射現(xiàn)象的描述，介紹了基于三種光散射現(xiàn)象的分布式光纖溫度傳感技術(shù)，初步介紹了光頻率反射技術(shù)。
　　 論文對(duì)拉曼光頻率分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)原理進(jìn)行深入的研究，提出了系統(tǒng)的架構(gòu)。在介紹系統(tǒng)的工作過(guò)程后，對(duì)拉曼光頻率分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)各個(gè)功能模塊器件的選用和硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的敘述。主要

4、包括光電轉(zhuǎn)換模塊、信號(hào)源模塊、信號(hào)采樣和處理模塊。光電轉(zhuǎn)換模塊中采用ADL5317來(lái)對(duì)雪崩光電二極管的偏置電壓進(jìn)行控制，信號(hào)源采用AD9951，采樣電路采用同步采樣芯片ADS8364，系統(tǒng)采用DSP作為控制和信號(hào)處理的核心器件，提高了系統(tǒng)的性能。通過(guò)對(duì)光纖中拉曼散射進(jìn)一步的分析與研究，分析了光頻率反射技術(shù)下的拉曼斯托克斯與反斯托克斯信號(hào)，采用了傳輸函數(shù)和沖擊響應(yīng)函數(shù)對(duì)斯托克斯與反斯托克斯信號(hào)進(jìn)行分析與處理。并對(duì)光頻率反射分布式光纖測(cè)溫系