本發(fā)明專利技術公開了一種分布式光纖測溫系統(tǒng)降噪方法，系統(tǒng)窄脈沖激光光源和數(shù)據采集模塊根據同步信號來協(xié)同工作，使得數(shù)據采集模塊得以在正確的時刻采集有用信號。利用所述方法可以定期獲取噪聲信號，并在測量過程中去除噪聲信號，從而獲得比較干凈的有效信號，可以有效地提高系統(tǒng)信噪比，從而提高測溫精度。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及分布式光纖測溫系統(tǒng)的
，尤其涉及一種分布式光纖測溫系統(tǒng) 降噪方法。
技術介紹
分布式光纖測溫系統(tǒng)(以下稱DTS系統(tǒng))廣泛應用于各種火災監(jiān)控現(xiàn)場，例如公 路隧道、地鐵隧道、電力電廠的動力電纜隧道、石油化工儲油罐等現(xiàn)場。DTS系統(tǒng)是一種基于 OTDR和拉曼散射原理研制而成的溫度測量系統(tǒng)，其溫度傳感器是光纖(通常制作成光纜)。 DTS系統(tǒng)利用光纖的拉曼效應，即光纖鋪設位置(空間)的溫度場調制了光纖中傳輸?shù)暮笙?拉曼散射光，經光電轉換及信號處理后就可解調出溫度場的實時溫度信息。DTS系統(tǒng)組成一 般包括大功率窄脈沖激光光源、光纖波分復用耦合器、傳感光纜、光電探測器、信號放大模 塊、數(shù)據采集模塊及系統(tǒng)主機(PC機或工控機)。由于DTS系統(tǒng)是分布式的，即光纜連續(xù)地 鋪設在需要監(jiān)測的現(xiàn)場，而且距離較長(通常是幾公里)，相比與其他測溫系統(tǒng)，DTS具有明 顯的優(yōu)勢。目前國內研制的DTS系統(tǒng)可以滿足公路、隧道等測溫精度要求比較低的火災監(jiān)控 場所的應用要求；但是對于像電力電廠的動力電纜載流量監(jiān)測等溫度精度要求比較高的應 用場所尚不能滿足要求。因此如何提高DTS系統(tǒng)的測溫精度，也就是如何降低系統(tǒng)噪聲，成 為國內高校院所及廠家大力研究的重點。DTS系統(tǒng)根據拉曼散射原理來解調溫度信息，由于拉曼散射光十分微弱，因此通常 采用APD (雪崩二極管)作為光電轉換器，并把APD產生的微弱信號進行放大，然后進行數(shù) 據采集和處理。APD的特點是雪崩效應，其增益大，但是其暗電流產生的噪聲也比較大。同 時，由于激光光源存在ASE噪聲，使得即使在沒有脈沖光的時候也有寬帶的直流光存在，這 些光通過AH)后也產生了噪聲。這些噪聲都會造成系統(tǒng)信噪比比較差，因此解調出來的溫 度信號其噪聲也比較大，也就是測溫度精度不夠高。
技術實現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本專利技術提供一種分布式光纖測溫系統(tǒng)降噪方 法，該方法可以定期獲取噪聲信號，并在測量過程中去除噪聲信號，從而獲得比較干凈的有 效信號，有效地提高系統(tǒng)信噪比，從而提高測溫精度。為了達到上述目的，本專利技術采用，所述一種分 布式光纖測溫系統(tǒng)包括窄脈沖激光光源、光纖波分復用耦合器、傳感光纜、APD(光電探測 器)、小信號放大模塊、數(shù)據采集模塊及系統(tǒng)主機(PC機或工控機)。，包括如下步驟步驟一，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之關閉同步信號，此時光源沒有脈沖光輸出， 但是有ASE光輸出，APD暗電流也存在；步驟二，系統(tǒng)采集一組噪聲數(shù)據曲線，對這組噪聲數(shù)據曲線進行累加再平均(目的是對白噪聲做濾波處理)，保存累加并平均后的噪聲數(shù)據曲線(主要是ASE噪聲和APD暗 電流噪聲)；步驟三，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之正常產生同步信號，系統(tǒng)進入正常工作階 段；步驟四，系統(tǒng)每次采集到一組處理(累加后平均)后的數(shù)據曲線時，把這組數(shù)據曲 線先減去步驟二所保存的噪聲數(shù)據曲線，此時所獲得數(shù)據曲線已去除了主要噪聲的，信噪 比已大大提聞;步驟五，系統(tǒng)進行溫度解調處理，獲得溫度曲線，由于去除了主要噪聲，因此所測 得的溫度精度得到較大地提高；步驟六，每過一段時間(如一天)或者系統(tǒng)機內溫度變化超過一定溫度(如變化3 度，表明系統(tǒng)工作環(huán)境溫度已經變化)時，重復步驟一和步驟二，更新所保存的噪聲數(shù)據曲 線；這一步考慮了系統(tǒng)隨著工作時間的推移或工作環(huán)境溫度的變化而使得系統(tǒng)噪聲產生的變化。采用本專利技術所述的方法的有益效果在于系統(tǒng)噪聲大大降低，大幅度提高了系統(tǒng) 信噪比，從而使得系統(tǒng)的測溫精度得到了較大的提高。附圖說明圖1為本專利技術系統(tǒng)結構示意圖。具體實施式下面結合附圖進一步說明本專利技術的具體實施方式。本專利技術采用，所述一種分布式光纖測溫系統(tǒng)包 括窄脈沖激光光源1、光纖波分復用耦合器2、傳感光纜3、APD(光電探測器)4、小信號放大 模塊5、數(shù)據采集模塊6及系統(tǒng)主機7 (PC機或工控機)。系統(tǒng)各個部分功能如下所述窄脈沖激光光源I，其功能是產生窄脈沖激光，窄脈沖激光通過光纖波分復用 耦合器2進入傳感光纜3，并沿著傳感光纜3向前傳輸，同時在傳感光纜4內部產生后向傳 輸?shù)睦⑸涔猓焕⑸涔庀蚝笱刂鴤鞲泄饫|4傳輸，回到光纖波分復用耦合器2，并進 入光電探測器4，產生光電轉換。特別地，所述窄脈沖激光光源I采用外同步，即同步信號由數(shù)據采集模塊6提供。所述光纖波分復用耦合器2，其功能是1、使得脈沖激光可以從多窄脈沖激光光 源I通過光纖波分復用耦合器2，只能進入到傳感光纜3，但不能進入到光電探測器4。2、使 得拉曼散射光可以從傳感光纜2通過光纖波分復用耦合器2，只能進入到光電探測器4，但 不能進入到多窄脈沖激光光源I。所述傳感光纜3，其功能是探測光纜所處環(huán)境的溫度變化。當光纜所處環(huán)境溫度發(fā) 生變化時，其內部的拉曼散射光強度也發(fā)生變化，根據這一變化，就可以解調出光纜所處環(huán) 境的溫度信息。所述APD (光電探測器)4，其功能是把光信號轉變成電信號；通常光信號是功率微 弱的光信號，轉變成的電信號也是微弱電信號。所述小信號放大模塊5,其功能是對光電探測器4產生的微弱電信號放大和濾波。所述數(shù)據采集模塊6，其功能是完成電信號模擬到數(shù)字的轉換(即數(shù)據采集)，并 做累加處理，然后把處理好的數(shù)據傳輸?shù)较到y(tǒng)主機7。所述系統(tǒng)主機7 (PC機或工控機)，其功能是完成溫度信息的解調，溫度曲線的顯示等處理。進一步地，所述窄脈沖激光光源I和數(shù)據采集模塊6是根據同步信號來協(xié)同工作 的，同步信號的作用是使得數(shù)據采集模塊得以在正確的時刻采集有用信號。同步信號是脈 沖信號，具有一定的重復頻率，(例如重復頻率為2kHz);同步信號可由光源產生或由數(shù)據 采集模塊6產生。當同步信號產生時，窄脈沖激光光源I產生脈沖激光，這時數(shù)據采集模塊 6采集到的一段數(shù)據是有效的，(數(shù)據長度與系統(tǒng)所配置的光纜長度有關，例如每一米光纜 對應一個數(shù)據)。DTS系統(tǒng)噪聲主要包括以下三種類型噪聲，即光源的ASE噪聲(一種光纖放大器 產生的散射光噪聲)，APD(即光電探測器)暗電流，接收機(即小信號放大模塊)白噪聲。 ASE噪聲和APD暗電流基本上屬于直流信號；而白噪聲帶寬很寬，屬于交流信號，一般米用 累加再平均的方法來降低。，包括如下步驟步驟一，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之關閉同步信號，此時光源沒有脈沖光輸出， 但是有ASE光輸出，APD暗電流也存在；步驟二，系統(tǒng)采集一組噪聲數(shù)據曲線，對這組噪聲數(shù)據曲線進行累加再平均(目 的是對白噪聲做濾波處理)，保存累加并平均后的噪聲數(shù)據曲線(主要是ASE噪聲和APD暗 電流噪聲)；步驟三，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之正常產生同步信號，系統(tǒng)進入正常工作階 段；步驟四，系統(tǒng)每次采集到一組處理(累加后平均)后的數(shù)據曲線時，把這組數(shù)據曲 線先減去步驟二所保存的噪聲數(shù)據曲線，此時所獲得數(shù)據曲線已去除了主要噪聲的，信噪 比已大大提聞;步驟五，系統(tǒng)進行溫度解調處理，獲得溫度曲線，由于去除了主要噪聲，因此所測 得的溫度精度得到較大地提高；步驟六，每過一段時間(如一天)或者系統(tǒng)機內溫度變化超過一定溫度(如變化3 度，表明系統(tǒng)工作環(huán)境溫度已經變化)時，重復步驟一和步驟二，更新所保存的噪聲數(shù)據曲 線；這一步考慮了系統(tǒng)隨著工作時間的推移或工作環(huán)境溫度的變化而使得系統(tǒng)噪聲產生的變化。以上顯示和描述的是本專利技術的基本原理、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種分布式光纖測溫系統(tǒng)降噪方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之關閉同步信號，此時光源沒有脈沖光輸出，但是有ASE光輸出，APD暗電流也存在；步驟二，系統(tǒng)采集一組噪聲數(shù)據曲線，對這組噪聲數(shù)據曲線進行累加再平均，保存累加并平均后的噪聲數(shù)據曲線；步驟三，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之正常產生同步信號，系統(tǒng)進入正常工作階段；步驟四，系統(tǒng)每次采集到一組累加平均后的數(shù)據曲線時，把這組數(shù)據曲線先減去步驟二所保存的噪聲數(shù)據曲線，獲得已去除了主要噪聲的數(shù)據曲線；步驟五，系統(tǒng)進行溫度解調處理，獲得溫度曲線；步驟六，每過一段時間或者系統(tǒng)機內溫度變化超過一定溫度時，重復步驟一和步驟二，更新所保存的噪聲數(shù)據曲線。
【技術特征摘要】
1.一種分布式光纖測溫系統(tǒng)降噪方法，其特征在于包括以下步驟 步驟一，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之關閉同步信號，此時光源沒有脈沖光輸出，但是有ASE光輸出，APD暗電流也存在； 步驟二，系統(tǒng)采集一組噪聲數(shù)據曲線，對這組噪聲數(shù)據曲線進行累加再平均，保存累加并平均后的噪聲數(shù)據曲線； 步驟三，系統(tǒng)控制數(shù)據采集模塊，使之正常...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：黃正，
申請(專利權)人：上海華魏光纖傳感技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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