基于希爾伯特黃變換的熒光光纖測溫系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，熒光光纖測溫技術吸引了人們越來越多的關注，表現(xiàn)出強大的生命力。該技術應用十分廣泛，從簡單的溫度測量，到在一些高溫、強電磁干擾等極端惡劣的環(huán)境下，可實現(xiàn)精確的實時溫度測量等，這主要是因為光纖溫度傳感器本身具有絕緣性好、抗電磁干擾、可靠性高等優(yōu)點。
　　首先，介紹了國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和熒光光纖測溫技術的基本原理和特點等。從熒光光纖溫度傳感器的工作機理出發(fā)，論述了光致發(fā)光現(xiàn)象、熒光的發(fā)光機理以及光譜特性。根據(jù)研究需要，分別介紹了固

2、體激光晶體、稀土離子摻雜兩種不同類型的熒光材料，分析了熒光強度的的衰減特性、熒光壽命法測量溫度的原理、熒光壽命溫度相關性等熒光材料的溫度特性；確定采用熒光壽命法進行溫度測量。
　　其次，研究了熒光光纖測溫系統(tǒng)的總體設計。分別對系統(tǒng)的組成部分進行了詳細的說明。從激勵光源的工作原理、使用壽命以及驅(qū)動方式出發(fā)，選擇發(fā)光效率高和易于調(diào)制且價格便宜的發(fā)光二級管作為激勵光源。在熒光信號處理過程中，根據(jù)處理的先后順序?qū)Σ煌A段的器件、電路設計進

3、行了詳細的分析說明，包括光電探測器，信號放大和濾波電路的設計，以及被測信號中包含的噪聲類型，并提出了一些簡單有效的抑制或消除噪聲的方法。闡述了脈沖法和相調(diào)制法兩種熒光壽命檢測方法，以及兩點法，積分面積比值法和加權對數(shù)法三種不同的熒光數(shù)據(jù)擬合法。
　　本文提出了一種改進的希爾伯特黃變換(HHT)熒光信號的處理方法。該方法能夠消除HHT中經(jīng)驗模態(tài)分解(EMD)過程存在的端點效應問題，通過鏡像延拓法將原信號的始末端數(shù)據(jù)進行鏡像延拓，形成

4、一個封閉的環(huán)狀結(jié)構。然后再進行EMD分解得到一系列固有模態(tài)函數(shù)(IMF)，只取環(huán)中原信號對應的IMF分量，這樣就避免了由于端點處不存在極值點而造成IMF的始末端產(chǎn)生飛翼的現(xiàn)象，最后利用希爾伯特變換進行相應的譜分析。
　　實驗證明，利用本文提出的方法對熒光信號進行EMD得到一系列IMF分量，然后對各IMF進行希爾伯特譜分析，根據(jù)噪音和信號在變換下表現(xiàn)的不同能夠有效地去除噪音，同時該方法運用簡便、處理速度快、具有較好分辨率。除此之外，