分布式光纤温度传感器在广播电视天馈系统监测中的应用设计
分布式感温光纤在大功率发射机上的应用
分布式感温光纤在大功率发射机上的应用摘要：相较于传统传感器，感温光纤传感器具有抗电磁干扰和耐高温等优势，能够用于进行大功率发射机的温度变化监测。
所以，基于这种认识，文章文在分析分布式感温光纤的应用形式和优势的基础上，对分布式感温光纤在大功率发射机上的应用问题展开探讨，从而为关注这一话题的人提供参考。
关键词：分布式感温光纤；大功率发射机；应用在现实生活中，大多数电台的发射机功率较大，一旦出现故障问题，就会导致电台工作受到较大的影响。
而利用分布式感温光纤对发射机的温度进行实时在线监测，则能有效预防设备故障的发生。
因此，有必要对分布式感温光纤在大功率发射机上的应用问题展开探讨，从而更好地促进电台设备管理的自动化发展。
1 分布式感温光纤的应用形式和优势1.1 分布式感温光纤的应用形式就目前来看，分布式感温光纤都是作为分布式光纤感温系统的一部分使用。
作为一种全新的温度探测报警系统，该系统利用了光纤内部的光散射特性，通过将高功率光源输送至光纤进行激光脉冲的传播。
在光源从光纤一端射入后，会沿着光纤向前传播。
在这一过程中，如果脉冲与光纤内部的分子发生弹性或非弹性碰撞，脉冲的每一点就都会发生反射。
而在这些反射中，有小部分反射光方向将与入射光方向相反。
由于这些反射光的强度与光线中的反射点温度有关，所以可以通过测试反射光强度进行反射点温度的计算[ 1 ]。
就目前来看，分布式光纤感温系统都是由采集部分、信号处理部分和分布式感温光纤组成。
利用系统采集模块，可以对光纤中的反射光进行检测。
而利用信号处理模块，则能将反射光强度转化成电信号，从而利用计算机完成反射点温度的计算。
在现实生活中，可以利用该系统了解光纤所处环境的温度特点，所以能够为环境温度的控制提供相应的数据依据。
1.2 分布式感温光纤的应用优势从应用优势上来看，分布式感温光纤具有良好的电绝缘性能，所以相对来讲比较安全。
而由于其具有这一特性，所以可以在易燃、易爆、空间受限和具有强烈电磁干扰的环境中使用该类光纤传感器，从而实现设备的防雷防爆，并且确保设备应用无静电火花。
光纤温度传感器工作原理及实际应用分析
温度是工程应用领域中重要的检测和监控对象,对于一个内部结构复杂、涉及点面较多的复杂系统而言,要获得一个准确且具有一定监测对象范围跨度的实时温度信息(或监测对象分布的应用应变特性,采用常规的单点移动式或由多个独立单点相互结合组成的准分布式温度传感器侧空虚体统,不仅会由于数据采集的延时性降低温度测量数据的准确度,同时还会由于复杂的接线使整个系统布线变得非常困难,这时选用分布式光纤温度传感系统(Distributed Temperature Sensing ,DTS就是一种非常有效的方法,非常适合冶金、化工、电力等恶劣环境场合中的实时温度测量和监控,具有相当大的研究意义。
1DTS 分布式光纤传感器系统DTS 分布式光纤传感器系统是一款结构较为复杂的工业应用领域温度在线检测和控制产品,其非常适用于环境较为恶劣、干扰对象较多、监测范围跨度较大的重要工农业应用产生中的温度实时准确检测和控制。
1.1DTS 系统组成DTS 分布式光纤传感器系统主要包括传感光纤、光路模块、电路模块、高级应用软件、以及一些辅助的外围集成电路设备,其逻辑组成结构如图1所示。
从图1可知,DTS 系统在运行时,首先由电路模块中得控制及信号处理电路将对应的控制信号通过驱动电路驱动半导体激光器发生对应的高速脉冲信号,然后经过光路模块中得激光脉冲耦合形成对应的光纤信号,并经分光光路转换后进入到传感光纤中,再经探测器、探测电路、高速采集电路等将光纤传感器中的温度信号返回到系统的控制及信息处理电路中,完成对监测对象温度信号的采集。
通过半导体激光器产生的激光脉冲在进入到传感光纤后,就会通过分光耦合特性发生背向散射光,其所产生散射光主要有三个波长的背向散射光,分别为Anti-Stokes (反斯托克斯光、Rayleigh (瑞利光、以及Stokes (斯托克斯光。
三种背向散射光中,Anti-Stokes 具有温度敏感个性,为温度信号光;而Stokes 光对温度信号不敏感,为系统中得参考光。
分布式光纤温度传感器设计
摘要分布式光纤传感技术是利用光纤的相关物理特性对被测量场的空间和时间行为进行实时监测的技术。
光纤传感器作为一种测量新技术，利用光波导原理，具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可挠性好、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、原料丰富、制造过程能耗少、节约大量有色金属等突出优点，近年来逐渐扩大应用范围和应用领域。
在光电子技术、计算机技术和微电子技术的发展带动下，分布式光纤传感技术迅速发展，从理论研究走向产品化，解决了很多使用传统传感器难以解决的问题，也是传感领域研究的一个热点。
分布式光纤温度传感器的光纤即是传输介质，又是传感介质，可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高，误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比，以其独特的技术优势广泛应用于工业、国防、航空航天、交通运输和日常生活等各个领域。
本论文对基于拉曼散射的分布式光纤温度传感及其数据处理技术进行了系统而深入的研究，通过对煤矿井下长距离皮带传输线工作特性进行分析，设计分布式光纤温度传感系统并应用于长距离皮带传输线的实际温度检测和火灾报警中。
主要工作有以下几个方面:1.了解基于散射的光纤传感技术所涉及的基础理论。
对光在光纤中的传输特性进行了分析，研究了光纤传感中的影响因素，获得了受温度调制的反斯托克斯光强的关系。
采用光时域反射技术和对温度不敏感的斯托克斯曲线求解反斯托克斯曲线，实现分布式光纤温度测量。
2光信号的调制与解调。
由于所有的信号最终要转换成电信号使用和控制，所以信号的调制与解调就非常重要。
对于所有的传感器来说，其都有精确的理论推导，但在实际应用中必须加以修正。
修正后还要考虑到以后更换光纤型号是否还能达到要求的精度，变换了环境是否还需要新的修正公式或者参数等，这些因素都会影响到最终读数的正确性，所以要进行大量的研究和推理。
3选择合理的元器件和数据处理方式。
基于系统稳定性、灵敏度、信噪比方面要求，激光器工作波长的选定、APD 最佳雪崩增益、光纤的耦合器选定、后向散射光的分离、放大电路的设计等都需要仔细研究，反复斟酌。
分布式光纤温度传感器
1研究背景（执笔人：）温度是度量物体冷热程度的物理量，许多物理现象和化学过程都是在一定温度下进行，人们的日常生活也和温度密切相关。
随着科学技术的迅猛发展，对温度的测量也提出了更多更高的要求。
以电信号为工作基础的传统的温度传感器，如热电偶、热敏电阻、热释电探测器等温度传感器的发展已经非常成熟，但在有强电磁干扰或易燃易爆的场合下，基于电信号测量的传统温度传感器便受到很大的限制。
光纤温度传感与测量技术是仪器仪表领域重要的发展方向之一。
由于光纤具有体积小、重量轻、可挠、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、测量范围大、灵敏度高等特点，对传统的传感器特别是温度传感器能起到扩展提高的作用，完成前者很难完成甚至不能完成的任务。
光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点。
在科研和工程技术中，有许多场合需要确定温度的分布，例如长距离输油管道、通信电缆或电力电缆等管道的沿线温度场分布，大型电力变压器内部的温度场分布等。
传统的电温度传感器不能工作在强电磁环境中，也不宜在易燃、易爆环境或腐蚀性环境中工作，对于采用点式温度传感器实现温度的分布测量还存在难于安装、难于布线、难于维护的问题。
分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点、多点准分布测量相比具有较高的性格比。
与传统的传感器相比，分布式光纤温度传感器具有诸多优点：集传感与传输于一体，可实现远距离测量与监控；一次测定就可以获取整个光纤区域的一维分布图，将光纤架设成光栅状，就可测定被设区域的二维和三维分布情况；能在一条长达数千米的传感器光纤环路上获得几十、几百甚至几千条信息，因此单位信息成本显著降低；测量范围宽，具有高空间分辨率和高精度；在具有强电磁干扰或易燃易爆以及其他传感器无法接近的恶劣环境下，分布式光纤温度传感器具有无可比拟的优点。
光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述
光纤温度传感器在电力系统中的应用现状综述一、本文概述随着科技的不断进步和工业的快速发展，电力系统对设备的安全性和运行效率要求越来越高。
其中，温度监控作为确保电力设备正常运行的重要手段，一直是研究的热点。
光纤温度传感器以其独特的优势，如高精度、快速响应、抗电磁干扰等，在电力系统中得到了广泛应用。
本文旨在对光纤温度传感器在电力系统中的应用现状进行综述，探讨其在实际运行中的效果与挑战，以期为相关研究和应用提供有益的参考。
文章首先介绍了光纤温度传感器的基本原理和类型，然后重点分析了其在电力系统中的几个主要应用领域，包括变压器温度监测、电缆温度监控、发电机和电动机的温度检测等。
接着，文章通过案例分析和数据统计，详细阐述了光纤温度传感器在这些领域的具体应用情况，以及取得的成效。
文章还讨论了光纤温度传感器在应用中遇到的主要问题和挑战，如成本、安装和维护的困难等，并提出了相应的解决方案和改进建议。
通过本文的综述，读者可以全面了解光纤温度传感器在电力系统中的应用现状和发展趋势，为其在实际工程中的应用提供有益的参考和启示。
二、光纤温度传感器原理及分类光纤温度传感器利用光纤作为传感元件，通过测量光纤中光信号的变化来间接获取温度信息。
与传统的电学温度传感器相比，光纤温度传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、测量范围宽、精度高等优点，因此在电力系统中得到了广泛的应用。
光纤温度传感器的原理主要基于光纤中的光波传播特性随温度变化的规律。
光纤由纤芯和包层组成，光在光纤中传播时，会受到温度、压力等外部环境的影响，导致光波的传播特性（如光强、相位、偏振态等）发生变化。
光纤温度传感器通过测量这些光波传播特性的变化来反推温度的变化。
（1）分布式光纤温度传感器：这类传感器可以沿着光纤的长度连续测量温度分布，具有测量范围广、分辨率高等特点。
其原理通常基于光纤中的拉曼散射或布里渊散射效应，通过测量散射光的强度或频率变化来推算温度分布。
（2）点式光纤温度传感器：这类传感器通常用于测量特定点的温度，具有较高的测量精度和稳定性。
分布式光纤传感热网应用研究报告
分布式光纤传感热网应用研究报告1. 概述光纤传感技术是以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测信号的新型传感技术，是近年来国际上发展最快的高科技应用技术之一，代表了新一代传感技术的发展趋势。
当光波在光纤中传播时，若光纤受到外界环境因素的影响，那么光波的某些物理参数（如强度、波长、频率、相位等）会发生变化，获取光波的各个参数就可以确定外界环境（应变、温度等）。
图1 光纤传感原理示意图分布式光纤传感技术是在20世纪70年代末提出的，它是随着现在光纤工程中应用十分广泛的光时域反射（OTDR）技术的出现而发展起来的。
和准分布式光纤传感技术相比，分布式光纤传感技术具有测量信息丰富、分辨率高、误差小，正逐渐受到人们的青睐。
它不仅具有普通光纤传感器的全部优点，而且充分利用了光纤一维空间连续分布的特点，可以准确的测出光纤沿线上任一点被测量场在时间和空间上的分布信息。
如果将光纤纵横交错地铺设成网状，可构成具备一定规模的监测网，实现对监测对象的全方位监测，克服传统点式监测漏检的弊端，提高监测的成功率，能做到对大型基础工程设施的每一个部位像人的神经系统一样进行感知和远程监测和监控，具有广阔的应用前景。
图2 分布式光纤传感技术应用于油气管道监测示意图分布式光纤温度传感器是一种新型的连续分布式感温探测器，能实现光纤沿线上任何一点的温度测量，无测量盲区，并且光纤既是传输介质，又是传感元件，无需额外的测温传感器件，安装简单，可靠性高，并且具有本质防爆、抗强电磁干扰、防雷击、测量精度高、重量轻、体积小等优点，尤其适合线型大范围区域在线监测，目前已经在高压电力电缆、公路交通隧道、长输油气管道、油气资源勘探、大型土木结构等领域获得较广泛应用。
2. 技术应用研究的背景及意义随着集中供热工程的不断发展，如何保障供热系统的高效稳定运行对现阶段的供热工程提出了更高的技术要求。
热力直埋管道作为热力管网系统中一种安全、经济的运输方式已经在国内集中供热工程中得到了广泛的应用。
分布式光纤拉曼温度传感器的运用
分布式光纤拉曼温度传感器的运⽤分布式光纤拉曼温度传感器的运⽤近年来我国的⼭体⾃然滑坡事故频发，对国家及社会造成重⼤影响。
随着新⾼速、⾼铁建成，各种边坡的监测成了当务之急。
我国是⼀个多⼭的国家，⼭地约占全国总⾯积的2／3，是世界上滑坡频繁的国家之⼀。
滑坡活动与滑坡体的组成物质、⼒学性能、形态、层状、软弱⾯、结构⾯等因素有关，机制较为复杂。
边坡内部位移监测⼀直是岩⼟⼯程界关注的重要课题。
传统的移动式、固定式测斜仪、GPS决定位移检测等已经⼴泛应⽤于边坡内部位移的监测中，但传统测斜仪存在较⼤的不⾜，如数据采集仪器会出现漂移误差，测斜仪导轮磨损、偏移等会带来误差。
光纤传感技术作为传感技术的新阶段，它满⾜了测量的⾼精度、远距离和长期性要求，为解决上述关键问题提供了良好的技术⼿段。
系统特点：1. 1. 现场⽆需电源，施⼯简单，系统可靠;2. 2. 传感器不受电磁⼲扰、不受雷电打击;3. 3. 系统耐温范围⼤，适合恶劣环境;4. 4. 光缆既是传感⼜是传输信号，传感器可以串接⼀起，安装⽅便。
⼏种边坡测量法的⽐较桥梁健康在线监测系统桥梁健康监测的基本内涵即是通过对桥梁结构状况的监控与评估，为桥梁在特殊⽓候、交通条件下或桥梁运营状况异常严重时发出预警信号，为桥梁的维护维修和管理决策提供依据与指导。
然⽽，桥梁结构健康监测不仅是为了结构状态监控和评估，其信息反馈于结构设计的更深远的意义在于，结构设计⽅法与相应的规范标准等可能得到改进。
同时，桥梁健康监测得到是数据还可以⽤为桥梁设计的提供反思，为桥梁研究提供“现场实验室”。
珏光桥梁健康在线监测系统主要采⽤光纤光栅传感器作为⽀撑传感器件,光纤传感器可以波分复⽤，串联连接，减少布线，同时采⽤⾃主研发的MEMS式加速度计等作为物联⽹感知层，系统可靠性⾼、施⼯简单、防雷击等优点，可长期在线运⾏。
采⽤阿⾥云作为数据处理中⼼，数据可靠、系统可扩展性强。
针对不同的客户系统，可灵活组合。
基于分布式光纤的电缆温度在线监测系统设计
ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｏ ａ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍｅ ￣ｏ ｄ ｏ ｆｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｅ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｎ － ｌ ｉ ｎｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｎｃ ｉ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ －
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摘 要 ：分 布式光纤测温技术 中的光纤本 身既是温度传感器又是温度 的传输媒介 的特性 ，特别适用 于 电力系统 的高压 电缆等高压 电气 设备温 度的在线监测 。介 绍了一种分布式光纤温度在线监测系统 的设 计方法 ，系统包 括测温光纤 、光 电监 测及信号处理 电路部分 和主机等硬件设施 ，通过在线监测 软件 实现 了对 电缆局部温 度过热 的监测 、定温 报警、温升报警和特性 曲线的显示等功能 ，达到 了对 高压 电缆等 高
基于分布式 光纾 的电缆温度在 线监测 系统设计
电工 电气 （ ２ ０ １ ３ Ｎ ｏ ． ８ ）
基 于分布式光纤 的 电缆 温度在 线监测 系统设计
分布式光纤温度传感器的设计和优化
上海交通大学硕士学位论文分布式光纤温度传感器的设计和优化姓名：周正仙申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：肖石林20090505分布式光纤温度传感器的设计和优化摘要分布式光纤传感技术于20世纪70年代末被提出。
近几十年来，研究了不同机理的分布式温度测量系统，并在多个领域得以逐步应用。
目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。
分布式光纤温度测量系统能在整条光纤的长度上，以距离的连续函数形式传感出被测温度随光纤长度方向的变化。
分布式光纤温度传感器中的光纤既是传输介质又是传感介质，它还具有抗电磁干扰、防燃、尺寸小、对被测温度场的影响小等其它传感器无法比拟的优点。
分布式光纤温度传感器所探测到的含有温度信息的喇曼后向散射光十分微弱，甚至完全淹没在噪声中。
对反斯托克斯和斯托克斯后向散射光的消除噪声的水平直接关系到整个系统的测温精度，因此必须采用微弱信号检测技术。
本文对分布式光纤温度传感器进行了较全面的理论分析与实验研究，主要工作如下：（1）对光纤喇曼散射进行分析，研究喇曼散射与光纤所处环境温度的关系，进一步确定实际应用中反斯托克斯光与温度的关系，对分布式光纤温度传感系统的设计具有重要的指导性意义。
（2）从系统信噪比、温度灵敏度和工作稳定性等几个方面综合考虑系统工作的中心波长。
（3）设计了一种性能优越的激光脉冲驱动电路，对激光脉冲的形状、宽度进行有效的控制，为提高分布式光纤温度传感系统的性能提供了保障。
（4）针对分布式光纤温度传感系统信号的特点，对系统的各部分的设计进行分析和研究。
（5）研究了系统的空间分辨率，得出提高空间分辨率的方法。
（6）研究了系统的温度分辨率，得出提高温度分辨率的方法。
（7）研究了系统的稳定性，得出提高系统稳定性的方法。
关键词：光纤传感器，分布式光纤传感器，分布式光纤温度传感器，光时域反射，喇曼散射，喇曼波分复用Design and Optimization of Distributed Optical FiberTemperature SensorAbstractThe technology of fiber optic distributed sensing was brought forward in the end of 1970’s.Since then a series of distributed sensing systems based on different mechanism were studied and used in many fields gradually. Nowadays, this has been one of the most promising technologies in fiber optic sensor. The fiber optic distributed temperature sensor system can sense the change of temperature along the optical fiber by the form of continuous function of distance.The fiber used in fiber optic distributed sensor is not only transport media but also sensing media. It has the characteristics of resistance to electromagnetic interfere, against fire, small size and little effect to temperature field. The back scattering RAMAN signal with the information of temperature is quite weak and even completely submerged in noise. The measurement accuracy of the whole system has relationship with the denoising level to anti-Stokes and Stokes back scattering. Weak signal measurement is must be used in this system. This dissertation takesdeep research and analysis on the fiber optic distributed temperature sensor. The main contributions are as follows:(1) The RAMAN scattering in optical fiber is analyzed and the relationship between RAMAN scattering and the temperature of fiber in the sensing field is studied. Furthermore, the relationship between anti-Stokes light and temperature in practical use is established which has important instructional significance to the designation of fiber optic distributed temperature sensor.(2) The central wavelength is discussed based on the combination of signal-to-noise ratio, temperature sensitivity of system and operating stability.(3) An excellent driving circuit of laser was designed, which can control the shape and width of impulse light effectively and ensure the characteristic of distributed fiber optic temperature sensor system.(4) Each part of system is analyzed and researched based on the characteristics of distributed fiber optic temperature signal.(5) Spatial resolution of the system is researched, and get the method of improve the special resolution.(6) Temperature resolution of the system is researched, and get the method of improve the temperature resolution.(7) Stability of the system is researched, and get the method of improve the stability.Keywords：Optical fiber sensor, Optical fiber distributed sensor, Optical fiber distributed temperature sensor, Optical time-domain reflectometer, RAMAN scattering, RAMAN wavelength-division multiplexing第一章绪论1.1 引言温度是度量物体冷热程度的物理量，许多物理现象和化学过程都是在一定温度下进行，人们的日常生活也和温度密切相关。
分布式光纤温度传感器系统的基础研究
分布式光纤温度传感器系统的基础研究
何志华;张爱红
【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》
【年(卷),期】1989(000)004
【摘要】分布式光纤温度传感器是近年来发展迅速的一种新型传感器.本文对此系统的基础——OTDR 技术及光纤中的散射与温度的依赖关系进行了分析研究,认为基于后向(?)曼散射的分布式光纤温度传感器很有生命力.
【总页数】5页(P25-29)
【作者】何志华;张爱红
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.新型分布式光纤拉曼光子温度传感器系统 [J], 张在宣;金仁洙;郭宁;余向东;王剑锋;吴孝彪
2.用于粮库温度场测量的分布式光纤传感器系统设计 [J], 崔景华;王帆;毛海涛
3.远程30km分布式光纤温度传感器系统 [J],
4.分布式光纤温度传感器系统分辨率确定的理论分析 [J], 刘;邹健;黄尚廉
5.分布式光纤温度传感器系统的研究 [J], 黄尚廉;梁大巍;刘龚
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