分布式光纖拉曼溫度傳感數(shù)據(jù)采集與處理研究.pdf

1、燃?xì)夤艿雷鳛槿細(xì)庵匾倪\(yùn)輸介質(zhì)，在人們的日常生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，隨著管道使用年限的加長(zhǎng)以及由于管道深埋于地底所造成的檢修不便，燃?xì)夤艿佬孤p害人民生命財(cái)產(chǎn)安全的事故時(shí)常發(fā)生。因此，對(duì)燃?xì)夤艿肋M(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)，盡早識(shí)別并能迅速準(zhǔn)確定位管道泄漏是保障燃?xì)夤艿腊踩\(yùn)行所迫切需要解決的問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)方法，例如介質(zhì)檢測(cè)法、管壁參數(shù)檢測(cè)法、基于聲學(xué)原理的檢測(cè)法等，基于分布式光纖拉曼溫度傳感的檢測(cè)法因其能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離、分

2、布式、快速實(shí)時(shí)檢測(cè)，且所用傳感光纖具有本質(zhì)安全，抗電磁干擾，便于鋪設(shè)等優(yōu)點(diǎn)為燃?xì)夤艿佬孤┑臋z測(cè)提供了新的思路。當(dāng)燃?xì)夤艿腊l(fā)生泄漏時(shí)，在管道泄漏點(diǎn)周圍發(fā)生急劇的溫度變化，這種溫度的變化會(huì)使鋪設(shè)于管道周邊光纖中散射光的光強(qiáng)發(fā)生變化，即發(fā)生后向拉曼散射溫度效應(yīng)。通過(guò)實(shí)時(shí)探測(cè)光纖中這種光強(qiáng)的變化來(lái)進(jìn)行溫度的精確測(cè)量，并通過(guò)光時(shí)域反射技術(shù)進(jìn)行燃?xì)夤艿佬孤c(diǎn)的準(zhǔn)確定位，以便及時(shí)地采取措施進(jìn)行施工檢修。
　　為此我們開(kāi)展分布式光纖溫度傳感數(shù)據(jù)采

3、集與處理研究，應(yīng)用于燃?xì)夤艿佬孤┑臋z測(cè)。本研究從燃?xì)夤艿佬孤z測(cè)基本理論出發(fā)，分析燃?xì)夤艿佬孤r(shí)泄漏點(diǎn)空間場(chǎng)溫度變化特性、后向拉曼散射溫度效應(yīng)以及光時(shí)域反射技術(shù)。進(jìn)行分布式光纖拉曼溫度傳感檢測(cè)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵器件，如脈沖激光器、波分復(fù)用器、光電探測(cè)器、采集卡等進(jìn)行選型分析，對(duì)分布式光纖拉曼溫度信號(hào)的解調(diào)算法進(jìn)行對(duì)比研究及設(shè)計(jì)。完成了基于LabVIEW平臺(tái)的分布式光纖拉曼溫度傳感信號(hào)的采集處理研究，利用FPGA硬件實(shí)時(shí)累加平均

4、技術(shù)實(shí)現(xiàn)了拉曼后向散射微弱信號(hào)的增強(qiáng)采集，提高了系統(tǒng)的信噪比與實(shí)時(shí)性。此外，完成了傳感光纖溫度的自動(dòng)定標(biāo)設(shè)計(jì)、聯(lián)合LabVIEW與MALTLAB小波去噪算法設(shè)計(jì)以及Hermite色散消除算法設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了基于SQLServer數(shù)據(jù)庫(kù)與TDMS的分布式光纖拉曼溫度信號(hào)的存儲(chǔ)查詢方案的對(duì)比研究。
　　最后，搭建了基于分布式光纖拉曼溫度傳感系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，將普通多模光纖作為傳感、傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了10km長(zhǎng)