学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

光纤测温中温度解调与去噪方法的研究

作　者: 刘玉良
导　师: 周孟然
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 分布式温度测量喇曼散射小波去噪信号采集处理互相关过程
分类号: TN911.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

分布式光纤温度传感系统与其他类型的传感系统相比,具有非常明显的优势,如耐腐蚀性好,抗电磁干扰能力强,光纤既可作为传感器件,又可用作传输路径等。目前越来越多的研究人员都在对分布式光纤传感系统进行相应的研究,研究的方法和途径多种多样,为分布式光纤传感系统的发展提供了很好的理论依据。本文在前人工作的基础上对分布式光纤传感系统做了以下的研究。文章首先介绍了光纤传感器的分类、研究状况和分布式光纤温度传感器的原理及其国内外的发展现状,对基于喇曼散射的分布式光纤温度传感技术的理论基础进行了全面而又深刻的阐述,为分布式光纤温度传感系统和信号处理系统的设计提供了很好的理论依据；接着分析和对比了几种分布式光纤温度传感器的信号解调方法,最终采用了瑞利散射和喇曼散射中的反斯托克斯散射的双通道解调方法。由于测温系统中的信号非常微弱,故提高系统的信噪比至关重要,文章在阐述了分布式光纤温度传感系统中的信号去噪问题后,介绍了几种弱信号的处理方法,并选用了小波分解和互相关过程相结合的去噪方法来提高系统的信噪比；最后,文章对信号采集处理系统的硬件和软件进行了设计,经过实验测试证明该系统具有较好的去噪效果。本文设计的分布式光纤温度传感系统在准确度、定位分辨率、线性度、波长、测量距离、测量点数、功率、测量精度等主要性能指标上能满足实际的要求,但在响应时间上还需要继续改进。图[48]表[2]参[48]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-14
1 绪论  14-25
  1.1 光纤传感技术的发展  14-15
  1.2 光纤传感器的原理及分类  15-16
  1.3 分布式光纤温度传感技术的特点  16-20
    1.3.1 时域分布式光纤传感系统  17-19
    1.3.2 波域分布式光纤传感系统  19-20
  1.4 分布式光纤传感技术的现状及其发展过程  20-23
    1.4.1 分布式光纤传感技术国内外的现状  20-21
    1.4.2 利用后向的瑞利散射传感技术  21
    1.4.3 利用布里渊散射效应的传感技术  21-22
    1.4.4 利用喇曼散射的传感技术  22-23
  1.5 本文的主要研究工作  23-25
2 基于喇曼散射的分布式光纤温度传感系统的理论基础  25-36
  2.1 光时域反射技术  25-27
    2.1.1 光时域反射计的原理  25-26
    2.1.2 光时域反射技术的空间分辨率的确定  26-27
  2.2 基于喇曼散射的分布式温度传感系统的理论  27-33
    2.2.1 Raman散射的原理  27-29
    2.2.2 受激Raman散射的原理  29-30
    2.2.3 自发Raman散射的原理  30-32
    2.2.4 自发Raman散射的强度  32-33
  2.3 分布式光纤温度传感系统的结构  33-34
  2.4 系统的性能参数  34-36
3 分布式光纤温度传感器的信号解调方法  36-43
  3.1 反斯托克斯散射光单通道解调方法  36-37
  3.2 反斯托克斯与斯托克斯喇曼散射比的解调方法  37-40
  3.3 反斯托克斯与瑞利后向散射比的解调方法  40-43
4 弱信号的小波分解和互相关过程去噪  43-50
  4.1 小波变换分析的理论基础  43-45
    4.1.1 连续小波变换  43-44
    4.1.2 离散小波变换  44-45
  4.2 小波变换去噪的算法  45-46
    4.2.1 小波函数的选择  45
    4.2.2 小波分解层数的确定  45-46
  4.3 弱信号常用的处理检测方法  46-50
    4.3.1 利用自适应滤波器去噪的方法去噪  46-47
    4.3.2 利用同步相关过程去噪  47-50
5 信号采集处理系统的设计  50-71
  5.1 光源的选择  50-51
  5.2 光纤耦合器的制作  51-52
  5.3 信号处理与控制电路的设计  52-61
    5.3.1 可调谐滤波器扫描控制电路  53-55
    5.3.2 光电转换子系统  55-56
    5.3.3 A/D转换探测子系统部分  56-58
    5.3.4 扫描输出、信号采样处理部分  58-59
    5.3.5 扩展存储器部分  59-60
    5.3.6 FPGA处理单元  60
    5.3.7 硬件电路供电模块的设计  60-61
    5.3.8 上层软件  61
  5.4 恒温控制的设计  61-64
    5.4.1 热稳定标准具性能测试  61-62
    5.4.2 恒温控制方案  62-63
    5.4.3 温度检测电路  63-64
  5.5 系统软件设计及调试  64-71
    5.5.1 软件调试工具的介绍  64-69
    5.5.2 软件流程图  69-71
6 实验结果与分析  71-75
  6.1 性能测试结果  71
  6.2 去噪仿真结果  71-72
  6.3 信号采集电路调试结果  72-75
7 结论与展望  75-76
参考文献  76-79
致谢  79-80
作者简介及读研期间主要科研成果  80

光纤测温中温度解调与去噪方法的研究

内容摘要

全文目录

相似论文