地下电缆表面温度监测系统的研究

论文摘要

温度是一切物理、化学和生物过程的重要状态参量之一,因此,对于温度的测量在工程应用和科学研究中占有十分重要的位置。分布式光纤温度传感技术是近年来测温领域的热门课题之一,本文对地下电缆表面温度测量系统这一研究课题属于光纤传感测量领域。在许多特定的环境下,要求同时监测地下电缆多点位置的温度情况,甚至是沿着长距离位置连续变化的温度量,此时传统的点式温度传感器无法有效地实现地下电缆表面温度的准确传感测量,而分布式光纤温度传感技术则恰好提供了可行的新手段。本文在分析和研究拉曼分布式光纤温度传感器测量原理的基础上,完成了由拉曼分布式光纤温度传感器组成的地下电缆表面温度测量系统的结构设计,尤其在AD数据采集板卡的设计上,考虑到了系统测温的灵敏度。同时,对双通道温度信号解调方法和单通道温度信号解调方法进行了比较,并由此提出了一种双通道分布式光纤温度传感系统温度信号解调方法,不仅使系统的信噪比得到了提高,而且使系统的测温灵敏度得到了很大的提高。另外,阐述了在高速数据采集系统中应注意的关键性技术,用可编程逻辑器件实现了系统逻辑控制器的设计,采用单片机对采集的数据进行读取,并将采集数据通过串口送到上位PC机,在PC机上用Visual C++开发平台设计出的电缆温度显示界面,实时显示电缆温度状态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 分布式光纤温度传感器的国内外研究发展概况
• 1.2.1 基于Rayleigh、Brillouin散射分布式光纤温度传感器概况
• 1.2.2 基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器发展概况
• 1.3 本文研究的意义、目的以及应用范围
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 拉曼分布式光纤温度传感器基本原理
• 2.1 拉曼后向散射原理
• 2.2 拉曼分布式光纤温度传感器的测量原理
• 2.3 分布式光纤温度传感系统的温度信号的解调方法
• 2.3.1 单通道温度信号解调方法
• 2.3.2 双通道温度信号解调方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 地下电缆表面温度监测系统结构设计
• 3.1 系统工作原理图
• 3.2 地下电缆表面温度监测系统温度采集子系统设计
• 3.3 地下电缆表面温度监测系统高速数据采集与处理子系统
• 3.3.1 高速数据采集系统实现中的关键技术
• 3.3.2 高速数据采集与处理子系统整体结构设计
• 3.4 地下电缆表面温度监测系统上位PC机子系统设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 地下电缆表面温度监测系统空间分辨率
• 4.1 空间分辨率
• 4.1.1 定义
• 4.1.2 空间分辨率的计算
• 4.1.3 提高系统空间分辨率的方法
• 4.2 测量精度
• 4.3 测量时间
• 4.4 动态范围
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢