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《重庆大学》 2002年
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基于瑞利散射的准分布光纤温度报警系统研究

魏康林  
【摘要】: 准分布光纤温度报警器是适应现代工程技术的迫切需要而发展起来的一类全新的温度报警技术,其应用主要是针对诸如矿山、油田、隧道和智能大厦等大型重要基础设施的温度监测, 从而保证这些设施安全工作。可见报警系统的稳定具有相当重要的现实意义,也是该技术能得以广泛使用的基本保证。我们研究了基于瑞利背向散射的准分布光纤温度报警系统,分析了影响系统稳定性的主要因素,具体从以下几个方面着手使报警系统的稳定性得到了提高: (1) 提高对模拟量(雪崩光电二极管APD和半导体激光器LD的偏压)的D/A控制与A/D采集的精度;提高对雪崩光电二极管温度采集的精度。几乎可以说准分布光纤温度报警系统的稳定性在很大程度上要依靠于光源半导体激光器LD和光探测器雪崩光电二极管APD能否稳定可靠地工作,系统需要实时地根据温度的变化来控制APD的偏压,以达到对其温度漂移的补偿;对LD也要实时地控制其偏压的大小以保证其稳定工作,因此准确而快速地采集它们的温度和偏压并给予实时的调节与补偿,对于APD和LD稳定可靠的工作起着非常关键的作用。 (2) 用偏压实时地补偿APD的温度漂移,使其在增益比较稳定的情况下工作。理论上可以证明APD的增益是关于其偏压和温度的函数,二者共同决定了APD工作时增益的大小,而且在维持APD增益比较恒定的条件下其偏压和温度之间存在一定的线性关系。因此我们可以控制APD的偏压使之随温度按一定的规律改变,这样就可以维持APD增益基本恒定,保证其正常工作,这就是对APD温度漂移的偏压补偿原理。 (3) 设计LD的工作电路(自动温度控制电路和自动功率控制电路),使其有稳定的发射波长和输出光功率;设计LD的驱动电路,使其能够得到高速调制。 (4) 系统软件的编译和优化。对报警系统的信号和数据处理是提高其测量准确性的最为重要的环节。如果数据处理不能最大程度地消除一些不必要的误差,就会对报警系统的性能参数造成歪曲,可见系统软件稳定高效的运行是整个系统稳定性的最综合的外在表现。 (5) 温度探头的设计。报警系统的灵敏度在很大程度上依赖于温度探头的设计,因为在系统中,我们是通过检测探头中的光纤在温度的作用下弯曲从而产生衰减系数的突然改变并超过判断阈值来实现温度报警,对于光纤弯曲到什么程度系统才能准确报警这一点也要结合系统软件的运行通过大量的实验工作才能确定。 在完成上述工作的基础上再对系统作整体调试。这主要是软件方面的工作, WP=5 因为对硬件方面的某些很小的不足之处我们可以通过软件的辅助作用给予相应的弥补。通过整体调试使整个系统的性能尽可能的得到改善和优化,最终提高准分布光纤温度报警系统的稳定性使其达到应用要求。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:X924.4

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【引证文献】
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【同被引文献】
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