基于系统工程方法论的分布式光纤后向Raman散射测温系统设计(英文)

基于后向 Raman散射测温系统的最大弱点是后向散射信号非常微弱 ,直接影响系统的应用 .本文引入系统工程的观点和方法 ,遵循系统建模、系统分析、系统优化和系统设计的思路 ,实现了整个系统的优化设计 .首先 ,将系统划分成光源和 Raman滤光片两个子系统 .其次 ,分别针对它们建立数学模型 ,进行分析和优化 .最后 ,综合考虑实际子系统间的关系 ,得到整个系统的最优设计 .方法具有一定的先进性 ,实践证明 ,以此为基础设计的系统可以得到极佳的测量效果 .

基于后向Raman散射测温系统波长的优化分析

本文对基于后向 Raman散射分布式光纤测温系统中激光器中心波长的优化进行了分析 .在详细讨论了 Raman信号强度、温度灵敏度和系统工作稳定性等与半导体激光器中心波长之间的关系后 ,提出了优化选择中心波长的方法 ,并结合实例予以说明 .

基于后向Raman散射的分布式测温系统滤光片的数学模型

本文给出了一个设计Ｒａｍａｎ滤光片参数（中心波长和全峰值半宽ＦＷＨＭ）的数学模型．首先，讨论了Ｒａｍａｎ滤光片参数设计的相关问题，接着提出了数学模型并进行了讨论．分析表明：模型是合理、有效的．最后，给出了一个具体实例．

Raman散射线型光纤感温火灾探测器的优化设计

分析了分布式光纤温度传感技术在火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方案,介绍了光时域反射技术以及光纤中的Raman散射测温原理。设计开发了AT810线型光纤感温火灾探测器基于专用算法处理芯片ASIC和PowerPC处理器的实时数据采集处理系统,采用嵌入式硬件系统和基于嵌入式linux的软件平台优化系统硬件和软件性能,并对感温光缆进行优化设计,提高了系统的稳定性及可靠性。

分布光纤Raman光子温度传感器(DOFRPTS)系统的信号和噪声分析

在DOFRPTS系统中，自发反斯托克斯Raman散射光子是温度信息的载体．Rayligh散射光子是压力、应力信息的载体，在2公里长光纤上，实时采样1000个点．可同时测量空间温度场的分布和空间力场的分布．系统中分别采用Rayleigh散射OTDR技术和Raman散射OTDR技术．对所测点进行定位．本文对DOFRPTS系统中的信号、噪声进行了分析，测温精度由系统的信噪比来确定，本系统的测温精度达±1℃．

火灾自动报警系统在大型水力发电厂的智慧应用

水布垭电厂原火灾报警系统运行年限超长,存在设备老化损坏、故障频繁、操作困难、进口备件停产、火警误报率高等严重问题。于2021年对厂内火灾报警系统更新改造,在设计优化、设备选型、通信联网、与电厂生产系统的智慧结合等方面做了大量前端的、因地制宜的改进,使系统能够稳定、高效、可靠、智慧管理,为电厂和大电网的稳定运行提供更有力、可靠的安全保障。

单光路拉曼分布式光纤测温系统

针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理,推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题,设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台,对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后,讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上,基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0.3~2.2℃,均方根误差为1.0℃,空间分辨率为6 m,与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高,能完全规避传统双光路系统的走离校正问题,具备很高的实用价值。

融合分布式光纤测温装置的集装箱船火灾报警系统

根据集装箱船火灾报警系统要求,为弥补常用火灾报警系统的不足,构建融合分布式光纤测温装置的集装箱船火灾报警系统。结果表明,该系统可实现实时监测各集装箱的温度变化,提供准确的温度分布信息,有助于集装箱船的早期火灾报警和定位。

基于三级监控的地铁车站火灾自动报警系统设计研究

为加强地铁车站的火灾救援能力,研究了中央、车站和就地三级监控方式在福州某地铁车站中的应用。在分析火灾自动报警系统的相关构成、工程概况和设计原则的基础上,对火灾系统的部署方案进行设计和研究。同时,对系统功能、消防联动功能和设计过程中需要注意的事项进行梳理。通过研究可知,设计的火灾自动报警系统具有安全性和适用性,中央、车站、就地三级监控方式满足地铁车站后期运维和对救灾能力的需求。

光纤拉曼散射效应及其应用研究

测量了G6 5 2光纤和DCF光纤的背向散射光谱 ,在斯托克斯区观察到一级和二级拉曼背向散射光谱 ,在反斯托克区观察到一级拉曼背向散射光谱 ,首次在斯托克斯区和反斯托克区观察到ZX背向散射光谱。光纤背向散射效应直接应用于光纤拉曼放大器和分布式光纤拉曼温度传感器系统。讨论了分布式光纤拉曼温度传感器系统工作原理、结构 ,给出了实验结果。

30km分布光纤温度传感器的空间分辨率研究

分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统,它可以实时测量空间温度场的分布。空间分辨率是分布光纤温度传感器的一个重要参数。在30km分布光纤温度传感器系统的研制过程中,对系统的空间分辨率进行了优化设计。入射激光脉冲的宽度决定了系统空间分辨率的上限。光电接收系统和电系统的带宽也会影响系统的空间分辨率。电系统的带宽必须和激光脉冲的宽度相匹配。系统的空间分辨率既可以直接测量,也可以通过测量光纤末端菲涅尔反射的半宽度来间接测量。经过优化设计,在30km的系统中,空间分辨率达到了3m。

基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用

介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、发展趋势和工程应用研究状况,研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术,全面提升了DTS的性能。将拉曼放大技术应用于DTS系统,用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗,使系统的传感长度达到50km;对脉冲激光器进行211位循环编码,在接收时采用相关运算解调,显著提高系统的信噪比,使测温不确定度达到1℃;采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率,达到2m;在DTS系统中嵌入光开关,使测温通道成倍扩展,有效延伸了传感光纤的总长度,组成光纤传感网络。

基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的温度修正

结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程,研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响;采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组,实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明:经过修正的传感器在900m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃,整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃.

基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温度传感器模型研究

分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 通过把玻色 爱因斯坦因子作为温度的函数引入到分析中来完善光频域喇曼背向散射(ROFDR)的理论模型 相对于测试时间来说 ,温度对时间的变化率很小 ,认为近似不变 ,所以通过研究频域和时域的信号关系给出了υ域和z域间的变换关系 最后给出了基于此模型的全分布式光纤温度传感器系统的仿真结果 ,并给出了对计算结果的误差修正公式 。

分布式光纤喇曼温度传感器的循环解调法

为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±0.05℃.

基于分布式测温的危化品立库火灾定位系统

立体仓库是目前危化品仓储的一大发展趋势,在对危化品仓库管理时,由于内部火灾载荷偏高、存储货物所具有的易燃易爆特性,需要对各货位进行火灾温度监管及高温点定位。基于拉曼散射的分布式测温技术进行了研究。采集温度数据的多模光纤被布于50个立体货位上,并于每个监控货位左右两侧设置长度2m的测温环,测温结构端选用中心波长为1550nm的高速脉冲光源,采集多模光纤后向反射的斯托克斯光及反斯托克斯光二者的光功率,实现对光纤上各测温段的温度数据采集。在测温环监测区域出现高温点时,对测温环的采集数据采用高斯拟合算法和误差补偿算法,保证高温监测点测温结果的准确度;设备连接PC机实现数据的汇总分析及显示,当检测值出现高温段时对高温货位位置予以显示及预警。实验结果表明,采用误差补偿算法前后,测量误差由10℃左右下降至5℃内,能在30 s内实现对高温情况的报警及问题货位定位,满足火灾定位的要求。

分布式光纤温度传感器新测温原理的研究

介绍了分布式光纤温度传感器的工作原理和应用状况,分析了光纤中放大的自发拉曼散射现象及其时域特性.提出了一种基于光纤中放大的自发拉曼散射光脉冲信号温度效应的新温度测量原理,并将其应用于分布式光纤传感器系统,进而讨论了基于新测温原理的实验现象和实验数据.

分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势

阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。

光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应研究

从理论和实验上研究了光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应.光纤背向激光自发反斯托克斯喇曼散射、斯托克斯喇曼散射光的相对强度正比于光纤分子上、下能级粒子数的布居,依赖于温度.由于实际系统中,作为分光用的干涉滤光片不可能完全隔离背向瑞利散射光,因此,实际系统温度曲线比理论曲线低,本文给出了理论修正公式,提出了附加修正项,它与隔离度和波长有关.

1.55μm喇曼温度传感器的强循环解调方法

针对1.55μm喇曼滤波器的隔离度不高的情况,提出了抑制背景噪声、热漂噪声积累、瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光的喇曼温度传感器的强循环解调方法。提高了系统的灵敏度、温度测量精度和稳定性;取消了恒温槽,降低了系统成本。实验表明,该解调方法使温度测量精度达到±0.05℃。