长距离光栅阵列温度测量系统设计与实现

基于光栅阵列温度测量系统,设计了一种适用于长距离温度监测场景的温度解调系统,通过分布式光纤拉曼放大器的引入对传感链路提供分布式的放大效果,并对回光信号进行了前置放大,有效补偿了信号长距离传输面临的损耗问题。利用光纤光栅的中心波长与温度变化的关系实现了温度解调,系统的空间分辨率可达1 m,在55 km传感距离处实现了温度测量精度达±1℃,温度分辨率为0.1℃,响应时间10 s的性能指标。与现有的光栅阵列温度系列产品相比,测量距离大幅提升,在管线监测等长距离、大范围工程领域有广阔的发展和应用前景。

基于小波阈值降噪的长距离BOTDR测温系统研究

针对长距离布里渊光时域反射仪(BOTDR)存在的精度较低问题,提出基于探测光功率优化和小波阈值降噪的长距离BOTDR测温系统。通过分析光纤本征布里渊频移下时序曲线末端信噪比实现长距离BOTDR探测功率最优匹配,结合小波阈值降噪提高测温精度,在63km光纤上进行验证。实验结果表明,30m空间分辨率下,小波阈值结合探测功率优化使变温区布里渊频移波动从22MHz降至10MHz,重复性实验中光纤末端变温区温度波动为±5.3℃,温度波动均方根误差(RMSE)小于1.68℃,定位均方根误差(RMSE)小于1.78m。最后探索了不同空间分辨率下最优探测功率和光纤末端布里渊频移精度。研究表明,小波阈值降噪结合探测功率优化可有效提升长距离BOTDR系统的测温精度。