| 毕业设计 光频域背向拉曼散射分布式光纤温度传感器的研究 共20页，9044字 摘要： 分析了光频域拉曼背向散射（ROFDR）的理论模型，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拉曼背向散射（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域间的关系。 关键词 ROFDR； 光频域拉曼背向散射； 全分布式光纤温度传感器 0前言 0.1温度传感器的位置及重要性 传感器就是自动测量系统中一个把待测量变换成某种电信号的装置，是一种获得信息的手段。它在测量系统中占有重要的位置，它能否获得信息和获得的信息正确与否，关系到整个测量和控制系统的成败与精度。如果传感器的误差很大，其后的测量电路、放大系统、指示仪和执行器等的精度再高、可靠性再好也将难以提高测量系统的精度或失去意义，甚至造成灾难。现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理，也就是传感技术、通信技术和计算机技术。传感器的应用遍及各个领域，它是生产自动化、科学试验、计量核算、监测诊断等系统中不可缺少的。传感器在工业、农业、国防、科学技术等各个领域都极为重要。传感器位于信息系统的最前端。其特性的好坏、输出信息的可靠性对整个系统至关重要，因此，传感器的性能必须适应系统使用的要求。 当前，传感器的发展落后于计算机的发展。据分析，若以1970年的价格性能比为1，1990年的价格性能比是：执行器（以电动机为例）为1/10，计算机为1/1000,传感器为1/3。可见，传感器的价格性能比居高不下，与其它两个功能块的发展形势不相适应。 0.2光纤传感器的优点 光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；在一定的条件下，光纤本身不带电,体小质轻,易弯曲,抗电磁干扰 抗辐射性能好,特别适合于易燃、易爆空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用.因此,光纤传感技术一问世就受到极大重视,几乎在各个领域得到研究与应用,成为传感技术的先导,推动着传感技术蓬勃发展.光纤传感器的一个突出优点就是在整个光纤长度上能够连续的获得被测量的响应分布温度传感器就是这种系统的典型例子 1引言 1. 光纤温度传感器的研究状况 光纤具有良好的传光性能,对光波的损耗非常低;光纤传输光信号的频带非常宽,而且光纤本身就是一个敏感元件,所以和传统传感器相比光纤传感器具有无法比拟的优点,光纤传感器取代传统传感器已是大势所趋。目前国内外关于温度光纤传感器的研究主要集中在以下几个方面:(1)单点温度光纤传感器,这种传感器只是单点测量;(2)复用温度光纤传感器以及温度光纤传感器阵列,他们主要是在传统传感器网络的基础上结合光纤的特性而构成的准分布式温度光纤传感器系统,一般都是基于频率调制连续波ＦＭＣＷ的方法,采用点传感器阵列构成传感器网络。这种传感器组成的网络和传统的传感器网络类似,往往由于分辨率、带宽或空间的原因而使传感器的数目或网络结构受到限制。所以测量温度的精度和速度都受到限制;(3)分布式温度光纤传感器,这是目前国内外研究的热点,测试用光纤的跨距可达几十千米,分辨率高、误差小。要获得一个具有一定跨度范围的整个温度信息,使用传统的单点移动式或由多个单点组成的准分布式传感方式既耗时耗资又在布线上很困难,性能价格比是很低的。而这时使用完全(以区别于准)分布式温度传感显然是最有效的方法。这就要求传感器既要有高的温度灵敏度,又能有效地传输所感应的信号。光导纤维就具有这种双重特性,且它还有着抗电磁干扰、防燃、防爆、尺寸极小、对被测温度场的影响小等其它传感器无法比拟的优点。由于其在电力工业、采油、石化工业、温度过程控制、复合材料制造等领域都有着巨大的应用潜力, ...... |
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