光纤测温系统信号处理方法的研究与实现

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1、大连理工大学硕士学位论文光纤测温系统信号处理方法的研究与实现姓名：张达伟申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：马洪连20081201大连理工大学硕士学位论文摘要随着对光纤与光纤器件研究的深入，作为检测器件的光纤传感器也越来越受到人们的重视。近一段时期，光纤传感技术得到了迅速的发展，目前己在科学研究与工程应用领域得到了广泛的应用。分布式光纤温度传感器作为光纤传感器的一个重要分支，也随着其技术的不断成熟渐渐的在各种工程当中得到了应用。分布式光纤测温系统的信号采集和数据后处理是系统的核心部分。该部分的检测精度和速度决定了整个系统的测量精度，空间分辨率，采

2、集速度以及最后的请求响应时间。如何提高系统各个部分的处理速度，协调好数据传输，成为设计分布式光纤测温系统的关键。论文深入的分析了分布式光纤测温系统的测温原理，并对系统光路、高速采集电路和软件滤波部分提出了改进方案。通过对系统各部分的改进，提高了分布式光纤测温系统的响应时间和测量精度等性能指标。论文详细介绍了分布式光纤测温系统的系统光路部分、高速A／D采集电路部分和软件设计部分的信号处理方法。在系统光路设计部分通过计算给出了光纤耦合器的最佳分光比，使系统光路部分的信号信噪比得到提高。在高速A／D采集电路部分，本文设计了高速缓存机制可以有效的将采集到的数据输出到

3、DSP中进行数据处理。在软件设计部分，针对分布式光纤测温系统测量周期过长的问题，在保证系统的时间分辨率和空间分辨率的前提下，本文提出了一种自适应阈值小波滤波算法。该算法能够通过训练信号来确定各尺度下的非线性阈值函数参数，然后采用阈值自适应的小波滤波进行温度信号滤波。实验证明，该算法能够在有效缩短温度测量周期的同时提高系统的精确性。关键词：拉曼散射；分布式光纤测温；自适应阈值；最佳分光比光纤测温系统信号处理方法的研究与实现ResearchandRealizationofSignalProcessingMethodinFiberTemperature—measu

4、redSystemAbstractWiththedeepresearchonopticalfiberandopticalfiberdevices，theopticalfibersensorthatisusedtOtestdeviceshasgainedmoreandmoreattentionfrompeople．Recently，theopticalfibersensingtechnologygetsrapiddevelopmentandhasbeenusedwidelyinthescientificresearchandengineeringapplica

5、tionfield．Thedistributedopticalfibertemperaturesensor，asallimportantbranchofopticalfibersensor，distributedopticalfibertemperaturesensorhasbeengraduallyusedinallkindsofprojectsasitstechnologybecomesmutual．Themostimportantpartofdistributefibertemperature—measuredsystemaresignalcollec

6、ting，dataprocessingandbackgroundsoftwareprogramming．Theydecidethecollectingprecision，collectingspeedandfinalresponsetime．Howtoimprovetheprocessingspeedandhowtocoordinatedatatransmissionbetweendifferentpartsaremostimportantinthissystem．Thisthesisdeeplyanalyzesthetemperature·measurin

7、gprincipleofdistributedopticalfiberandposesthereformplanfortheopticalpathofsystem，hi曲speedacquisitioncircuitandsoftwarefilter．Throughtheimprovementofeachpartofthesystem，itimprovestheresponsetimeandmeasuringaccuracyandSOmanyotherperformanceindexesofthetemperature-measuringsystemofdi

8、stributedopticalfiber．This