The invention discloses a temperature demodulation method for an optical fiber Raman temperature sensor system, which includes the following steps: first, constructing the high-precision temperature detection device for the distributed optical fiber Raman sensor system; second, signal processing of Stokes light and anti-Stokes light in the calibration stage; third, Stok light in the measurement stage. Signal processing of ES light and anti-Stokes light; Step 4: High-precision temperature demodulation method for distributed optical fiber Raman sensor system. The invention has reasonable design and effectively solves the problem of low temperature measurement accuracy caused by Rayleigh light crosstalk in the existing distributed optical fiber Raman temperature measurement system. It is hopeful that the temperature measurement accuracy of the system can reach within (+0.1 C), and is suitable for the distributed optical fiber Raman temperature measurement system.
【技术实现步骤摘要】
一种面向分布式光纤拉曼传感器的高精度温度解调方法
本专利技术涉及分布式光纤传感系统中的温度解调领域,具体是一种面向分布式光纤拉曼传感器的高精度温度解调方法。
技术介绍
分布式光纤传感器是工业数据的来源,是实现智能化转型升级的基础。光纤传感技术具备大范围连续监测、加工空间精确定位、故障及时准确诊断以及良好的扩展升级能力,可应付结构复杂、功能日新月异的智能制造需求。由于传统电子传感系统接线繁复,系统使用过程中易受电磁干扰、雷击、潮湿天气干扰等各种问题,所以在诸多智能制造关键领域未能被广泛应用,连续精密测量亦无法普及。故此,新型光纤传感技术已经成为实现智能制造与工业生产链条网络化的关键技术。在分布式光纤拉曼测温系统中,测温精度是系统性能的重要参数之一。目前分布式光纤拉曼传感器的测温精度基本维持在±1℃,但是随着科学技术的发展,一些工业监控领域对光纤传感系统的测温精度提出了更高方面的要求,例如石化反应堆、智能电网、隧道渗水的温度监测领域,要求测温精度需达到±0.1℃。在分布式光纤拉曼测温系统中,温度解调方法是实现光纤沿线温度高精度在线监测的关键技术。目前常用的温度解调方法是利用Stokes后向散射光作为参考通道,利用anti-Stokes后向散射光作为信号通道,然后利用这两种后向散射光的光强比值来解调光纤沿线的温度信息。但是光纤中的Stokes和anti-Stokes散射信号非常微弱,散射信息基本完全淹没在噪声中。系统是通过拉曼波分复用器(WDM)将anti-Stokes和Stokes信号分离出来,如果WDM不能很好地实现滤光作用,那么会有部分的瑞利散射光掺杂在拉 ...
【技术保护点】
1.一种面向分布式光纤拉曼传感器的高精度温度解调方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、搭建面向分布式光纤拉曼传感系统的高精度温度检测装置,包括脉冲激光器(1),脉冲激光器(1)的输出端与WDM(2)的输入端连接;WDM(2)的2个输出端分别与第一APD(4)和第二APD(5)的输入端连接;第一APD(4)的输出端与第一LNA(6)的输入端连接;第二APD(5)的输出端与第二LNA(7)的输入端连接;第一LNA(6)和第二LNA(7)的输出端与数据采集卡(8)的输入端连接;数据采集卡(8)的输出端与计算机(9)的输入端连接;WDM(2)的公共端与待测传感光纤(3)的输入端连接;步骤二、定标阶段Stokes光和anti‑Stokes光的信号处理脉冲激光器发出的激光脉冲经WDM入射到待测传感光纤,激光脉冲在多模传感光纤中传播时发生自发拉曼散射,由此使得待测传感光纤的各个位置均产生的Stokes光和anti‑Stokes光;其中在光纤中产生的后向Stokes光和anti‑Stokes光经WDM首先分别到达第一APD、第一LNA和第二APD、第二LNA进行光电转换和放大,最后进入高速采集卡和计 ...
【技术特征摘要】
1.一种面向分布式光纤拉曼传感器的高精度温度解调方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、搭建面向分布式光纤拉曼传感系统的高精度温度检测装置,包括脉冲激光器(1),脉冲激光器(1)的输出端与WDM(2)的输入端连接;WDM(2)的2个输出端分别与第一APD(4)和第二APD(5)的输入端连接;第一APD(4)的输出端与第一LNA(6)的输入端连接;第二APD(5)的输出端与第二LNA(7)的输入端连接;第一LNA(6)和第二LNA(7)的输出端与数据采集卡(8)的输入端连接;数据采集卡(8)的输出端与计算机(9)的输入端连接;WDM(2)的公共端与待测传感光纤(3)的输入端连接;步骤二、定标阶段Stokes光和anti-Stokes光的信号处理脉冲激光器发出的激光脉冲经WDM入射到待测传感光纤,激光脉冲在多模传感光纤中传播时发生自发拉曼散射,由此使得待测传感光纤的各个位置均产生的Stokes光和anti-Stokes光;其中在光纤中产生的后向Stokes光和anti-Stokes光经WDM首先分别到达第一APD、第一LNA和第二APD、第二LNA进行光电转换和放大,最后进入高速采集卡和计算机进行数据采集得到光纤沿线的Stokes光和anti-Stokes光的位置和光强信息;在测温前,将全部待测传感光纤放置在恒温下进行定标处理,定标阶段总共进行两次定标过程;数据采集卡第一次定标阶段得到anti-Stokes光和Stokes光的后向散射光强曲线,其光强比值表示为:式中,Ks、Ka和Kr为与光纤散射端截面有...
【专利技术属性】
技术研发人员:张明江,李健,张建忠,乔丽君,王涛,王云才,靳宝全,王宇,王东,
申请(专利权)人:太原理工大学,
类型:发明
国别省市:山西,14
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