分布式光纖傳感系統(tǒng)是一種新型傳感技術(shù),可以實時探測光纖沿線空間的物理量變化情況,相比傳統(tǒng)傳感系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)勢。分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)具有抗電磁干擾、探測距離廣、可靠性高等特點,在輸油管道、智能電網(wǎng)、地鐵隧道等應(yīng)用領(lǐng)域,具有很好的實用和經(jīng)濟價值�，F(xiàn)有拉曼測溫系統(tǒng)中由于其探測電路轉(zhuǎn)換速度和帶寬的不足限制了整體的空間分辨率;這些系統(tǒng)大多在通用采集卡上采集數(shù)據(jù),再由上位機完成去噪、解調(diào)等處理,這種技術(shù)路線上采樣和數(shù)據(jù)處理速度的不足是造成系統(tǒng)的實時性差的主要原因。針對以上問題,本文對系統(tǒng)中各模塊的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,設(shè)計了一套分布式光纖溫度傳感系統(tǒng),實現(xiàn)了傳感光纖沿線溫度的分布式測量和實時顯示。首先從散射原理和自發(fā)拉曼散射的溫度效應(yīng)出發(fā),詳細(xì)闡述了拉曼測溫系統(tǒng)的工作機理和定位原理。然后結(jié)合銦鎵砷雪崩光電二極管和集成運放開發(fā)了低噪聲、高增益、大帶寬的光電探測電路。最后針對信號及其噪聲特點,采用線性累加平均算法,利用高速數(shù)據(jù)采集卡和FPGA開發(fā)平臺,設(shè)計了“硬采集、硬處理”的高速信號采集與處理模塊。實驗數(shù)據(jù)表明,系統(tǒng)在兩千米的探測距離內(nèi),可以達到空間分辨率1m,測溫精度±0.5℃的技術(shù)指標(biāo),并且其...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖4.2APD光電二極管實物圖及其典型響應(yīng)曲線

銦鎵砷材料溫度系數(shù)較小，工作電壓容易滿足（約40V⁶0V）且倍增噪聲低于鍺材料。因此，本文設(shè)計中選擇銦鎵砷型APD用于光電轉(zhuǎn)換�；�于上述APD特性參數(shù)、材料及系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的考慮，本設(shè)計采用北京敏光科技有限公司的銦鎵砷型雪崩光電二極管作為光電探測器件....

圖4.3光電轉(zhuǎn)換電路的三種設(shè)計方法

（a）方法1（b）方法2（c）方法3圖4.3光電轉(zhuǎn)換電路的三種設(shè)計方法圖4.3中（a）利用負(fù)載電阻LR直接將雪崩二極管中光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的光電流pI轉(zhuǎn)換為電壓信號，輸出電壓值為二者的乘積opLU=I×R。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，但是負(fù)載電阻的改變會影響A....

圖4.4放大電路設(shè)計原理圖

式中ICMC是共模輸入電容，IDIFFC是差分輸入電容，DC是光電二極管電容，PC是反相輸入端的寄生電容，均可通過查閱二極管和運放的數(shù)據(jù)手冊獲得。這個（4.11）中表示的等效電容引起的噪聲增益的零點可以被補償電容在噪聲增益的電路特性曲線上產(chǎn)生的一個極點抵消。4.2.2放....

圖4.5探測電路板實物圖

2R相同，3R與4R相等大小都為R，1C與2C相等大小都為C，該電路傳遞函數(shù)可以示為22221OUTINVVωRC=（4.13）中INV、OUTV分別為圖4.4的（b）中IN和OUT端口電壓；ω為截止頻率。采用多個跨阻放大器級聯(lián)的方式....

本文編號：4040174