【摘 要】
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分布式拉曼光纤传感技术可以实现长距离、大范围的精准温度监测,被广泛应用在地铁隧道、油气管线、智能电网等大型基础设施中,具有较大的社会需求和应用前景。然而在分布式光纤拉曼测温系统实际使用过程中,还具有以下问题:系统中的拉曼散射信号极其微弱,存在系统信噪比较低的问题;由于拉曼斯托克斯光与反斯托克斯光的波长不一样,而不同波长的光在光纤中相对折射率不同,会造成传输速度有所差异,最终影响系统的测温精度和空间
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分布式拉曼光纤传感技术可以实现长距离、大范围的精准温度监测,被广泛应用在地铁隧道、油气管线、智能电网等大型基础设施中,具有较大的社会需求和应用前景。然而在分布式光纤拉曼测温系统实际使用过程中,还具有以下问题:系统中的拉曼散射信号极其微弱,存在系统信噪比较低的问题;由于拉曼斯托克斯光与反斯托克斯光的波长不一样,而不同波长的光在光纤中相对折射率不同,会造成传输速度有所差异,最终影响系统的测温精度和空间分辨率;系统还存在APD温漂现象,增加了系统的测温误差;在已铺设好光缆的场合下,当测温光缆所处温度不一致时,导致系统无法整体定标,系统无法进行温度测量。针对上述问题,本课题对分布式拉曼测温系统展开了优化研究。具体工作如下:（1）针对分布式拉曼系统中信噪比较低、色散效应等问题,首先采用累加平均算法和降噪算法提升系统的信噪比;提出使用多项式插值法消除光的色散效应。通过实验数据证明,通过算法的优化处理,系统解调的温度曲线从3℃以上波动,降低到1℃以内,提升了系统的测量精度和数据平稳性;并且经过算法处理没有改变系统的原始带宽,不影响系统的空间分辨率。（2）提出了一种通过引入参考光纤的方法,消除了系统中存在的APD温漂现象。通过实验验证,随着APD及放大电路的工作温度的增加,系统的测温误差都在1℃以内;对4个测试点进行长时间温度数据采集,证明此方法提高了系统的长期稳定性;而且系统分别在45℃、60℃、80℃的温度环境下测试,系统的测温精度都在1℃左右,实验结果证明了此方法的有效性。（3）提出了一种适用于已铺设好光缆的温度解调算法,这一算法可以对处在不同温度下的传感光缆进行解调,拓展了系统的应用场景。通过实验验证,在4个测试点中,分别记录3600个解调温度值,并计算标准差,其标准差在1℃以内,实验结果表明这一温度解调算法能够有效的应用于已铺设好光缆的应用场合。（4）完成本课题的硬件搭建,并在lab VIEW环境下设计了一个人机交互软件界面。最后将本课题所设计的分布式拉曼测温系统布置在广西师范大学雁山校区的通讯机房的13号机柜进行现在应用测试,系统连续稳定工作了6个月。
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