分布式光纤拉曼测温系统空间分辨率及稳定性的研究

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1、中文摘要摘要对基于自发拉曼散射原理的分布式光纤测温系统的研究始于20世纪70年代。与传统的温度传感系统相比，分布式光纤拉曼测温系统优势明显，例如抗电磁干扰能力强、测量区域广、稳定性好、成本低和布线容易等特点，吸引着众多人员对其进行深入、大量研究。经过几十年的发展，其基本理论已十分完善，许多较为成熟的产品投入了市场。目前，分布式光纤拉曼测温系统以其独特优势已广泛应用在国防、工业、公共安全等领域。由于国外对分布式光纤拉曼测温系统的研究较早，国内相对落后，导致国产分布式光纤测温系统的各项指标与国外相比，存在着一定的差距，具体表现

2、在系统稳定性和空间分辨率等方砸。因此，有必要研究稳定性良好、空间分辨率高的分布式光纤拉曼测温系统。文章在回顾光纤传感器历史发展的基础上，阐述了三种不同光纤温度传感器的原理及特点，指出了分布式光纤温度传感器的独特优势；通过建立并分析拉曼散射的经典分子模型和量子力学模型，确立了拉曼散射的基本原理；结合光时域反射技术，阐明了分布式光纤拉曼测温系统基本理论；根据系统设计指标，详细分析并计算了构成系统所需器件的详细参数，以此选取并测试了各个器件；搭建系统并进行了测温实验，通过对数据采集、分析及处理，采用传统温度标定后，实现了系统测温

3、功能。为克服传统温度标定测温精度偏低(测温精度±2℃)，论文在分析影响系统稳定性因素的基础上，提出采用新型动态温度标定方案，通过对动态温度标定模块的研制并运用于系统标定，将测温精度提升至±1℃。为解决系统因带宽不足导致空间分辨率偏低(6胁)，通过分析影响系统空间分辨率因素与频率响应特性，并结合硬件实现和系统成本考虑，提出一种线性修正算法，成功地将空间分辨率提高至1巩。最后对系统温度分辨率、测量时间及主机运行环境进行了测试，结果符合系统设计要求。据此，实现了一种稳定性良好、空间分辨率高且价格优势明显的分布式光纤拉曼测温系统。

4、关键词：光纤传感，拉曼测温，稳定性，空间分辨率，温度分辨率；重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTThedistribmedopticalfibertemperaturemeasurementsystembausedon胁nan砸nciplewaSproposedupat恤eageofseVen够in也etwentiemce】mq．Compared、Ⅳith仃aditionaltenlpe例=uremeaSuredsystem，thedistributedoptical舶er胁nantemperatl鹏meaSu

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