基于系统工程方法论的分布式光纤后向Raman散射测温系统设计(英文) 被引量：9

1

作者 常程 李铮 周荫清 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期50-53,共4页

基于后向 Raman散射测温系统的最大弱点是后向散射信号非常微弱 ,直接影响系统的应用 .本文引入系统工程的观点和方法 ,遵循系统建模、系统分析、系统优化和系统设计的思路 ,实现了整个系统的优化设计 .首先 ,将系统划分成光源和 Raman... 基于后向 Raman散射测温系统的最大弱点是后向散射信号非常微弱 ,直接影响系统的应用 .本文引入系统工程的观点和方法 ,遵循系统建模、系统分析、系统优化和系统设计的思路 ,实现了整个系统的优化设计 .首先 ,将系统划分成光源和 Raman滤光片两个子系统 .其次 ,分别针对它们建立数学模型 ,进行分析和优化 .最后 ,综合考虑实际子系统间的关系 ,得到整个系统的最优设计 .方法具有一定的先进性 ,实践证明 ,以此为基础设计的系统可以得到极佳的测量效果 . 展开更多

关键词 拉曼散射 光纤 温度 系统工程 优化 分布式 测温系统

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基于后向Raman散射测温系统波长的优化分析 被引量：3

2

作者 常程 李峥 周荫清 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第2期174-177,共4页

本文对基于后向 Raman散射分布式光纤测温系统中激光器中心波长的优化进行了分析 .在详细讨论了 Raman信号强度、温度灵敏度和系统工作稳定性等与半导体激光器中心波长之间的关系后 ,提出了优化选择中心波长的方法 ,并结合实例予以说明 .

关键词 raman散射 温度 光纤 波长 优化 测温系统

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基于G-S混合编码的分布式单模光纤测温方法研究

3

作者 李昭旭 王宇 +3 位作者 郭欣明 刘昕 白清 靳宝全 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第1期244-252,共9页

为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用... 为了减少分布式单模光纤温度传感系统的测温误差,文中提出了一种基于Golay-Simplex混合编码的单模光纤温度测量方法。首先将4路G码进行S码变换实现了12路G-S混合编码调制,再依次对12路编码输出信号进行S码解码处理与G码解码处理,并采用累加平均与小波变换进行了测温曲线降噪,验证了G-S混合编码的编码增益为G码与S码的编码增益乘积。对比实验结果表明,在30 km单模光纤长度、50 ns脉宽与64 bit编码长度的条件下,G-S混合编码测温系统的反斯托克斯信号幅值曲线波动范围较小,且在整个光纤长度内信噪比较大,信噪比高于Golay码编码测温系统和单脉冲测温系统。G-S混合编码的稳态测温误差可从单脉冲系统的±7.3℃优化至±2.5℃,优于Golay编码分布式拉曼光纤测温系统的测温误差±3.9℃。而空间分辨率可保持为5 m,证明了G-S混合编码在长距离单模光纤测温方面的有效性,有望为水利大坝渗漏温变等基础设施状态的融合感知提供有效的技术解决方案。 展开更多

关键词 光纤温度传感 拉曼光时域反射 脉冲编码 G-S混合编码 测温误差

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基于后向Raman散射的分布式测温系统滤光片的数学模型 被引量：1

4

作者 常程 李铮 周萌清 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第6期569-573,共5页

本文给出了一个设计Ｒａｍａｎ滤光片参数（中心波长和全峰值半宽ＦＷＨＭ）的数学模型．首先，讨论了Ｒａｍａｎ滤光片参数设计的相关问题，接着提出了数学模型并进行了讨论．分析表明：模型是合理、有效的．最后，给出了一个具体实例．

关键词 raman散射 滤光片 光纤 分布式测温系统

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面向长距离拉曼分布式光纤传感的强自相关性脉冲编码技术分析(特邀) 被引量：1

5

作者 张帆 李健 +3 位作者 李璐磊 曹康怡 薛晓辉 张明江 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期279-286,共8页

提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光... 提出一种基于强自相关性脉冲编码的长距离拉曼分布式光纤传感技术,该技术将基于格雷互补序列调制的脉冲激光作为拉曼分布式光纤传感系统的探测信号,同时通过傅里叶变换对后向散射信号进行解析与重构,用于恢复格雷互补序列信号被掺铒光纤放大器所破坏的自相关性,最终实现对温度探测区域的精准识别和定位。该方案增强了格雷互补序列与探测信号的相关性,可以有效解调出传感光纤沿线的分布式温度信息,有效抑制系统噪声,将散射信号在传感光纤100 k m位置处的信噪比提升了10.29 dB,从而解决传统单脉冲拉曼分布式光纤传感技术散射信号信噪比较低导致传感距离较短的瓶颈。最终在数值模拟中实现了100 km传感距离、1 m空间分辨率和4.12℃温度分辨率的分布式温度传感。 展开更多

关键词 分布式光纤传感技术 拉曼散射 温度解调 长传感距离

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Raman散射线型光纤感温火灾探测器的优化设计 被引量：3

6

作者 严洪 姜明武 徐海峰 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2009年第11期834-837,共4页

分析了分布式光纤温度传感技术在火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方案,介绍了光时域反射技术以及光纤中的Raman散射测温原理。设计开发了AT810线型光纤感温火灾探测器基于专用算法处理芯片ASIC和PowerPC处理器的实时数据采集... 分析了分布式光纤温度传感技术在火灾探测报警领域的应用特性和系统优化设计方案,介绍了光时域反射技术以及光纤中的Raman散射测温原理。设计开发了AT810线型光纤感温火灾探测器基于专用算法处理芯片ASIC和PowerPC处理器的实时数据采集处理系统,采用嵌入式硬件系统和基于嵌入式linux的软件平台优化系统硬件和软件性能,并对感温光缆进行优化设计,提高了系统的稳定性及可靠性。 展开更多

关键词 光纤温度传感器 光时域反射 raman散射 火灾探测

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单光路拉曼分布式光纤测温系统 被引量：2

7

作者 冯玉祥 刘志凯 +2 位作者 黄闽南 王一山 吕立冬 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第17期2645-2653,共9页

针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测... 针对常规拉曼分布式光纤测温系统中,拉曼Stokes和anti-Stokes散射光的走离效应导致位置校正困难,测温严重失真的问题,提出了基于单光路的拉曼分布式测温系统方案,建立散射光功率校正模型和温度标定算法,实现对被测光纤沿线温度的精确测量。根据拉曼散射光温度敏感原理,推导基于单路Stokes光及单路anti-Stokes光的温度解调公式。考虑到单光路温度解调严重受限于脉冲激光器和光电探测器稳定性的问题,设计温度标定单元并建立了信号光功率校正算法。搭建实验平台,对比分析传统双路、单路Stokes光及单路anti-Stokes光方案的测温性能。最后,讨论并总结基于单光路拉曼分布式光纤测温系统的优选方案。实验结果表明:在约12 km的光纤线路上,基于拉曼anti-Stokes光的方案的测温偏差为-0.3~2.2℃,均方根误差为1.0℃,空间分辨率为6 m,与传统方案相比性能更优。基于信号功率校正的单光路拉曼anti-Stokes光的分布式光纤测温系统灵敏度高,能完全规避传统双光路系统的走离校正问题,具备很高的实用价值。 展开更多

关键词 光纤传感 拉曼散射 测温 光时域反射 分布式

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光纤拉曼散射效应及其应用研究 被引量：15

8

作者 金尚忠 周文 +3 位作者 张在宣 刘红林 王剑锋 郭宁 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2002年第5期327-329,共3页

测量了G6 5 2光纤和DCF光纤的背向散射光谱 ,在斯托克斯区观察到一级和二级拉曼背向散射光谱 ,在反斯托克区观察到一级拉曼背向散射光谱 ,首次在斯托克斯区和反斯托克区观察到ZX背向散射光谱。光纤背向散射效应直接应用于光纤拉曼放大... 测量了G6 5 2光纤和DCF光纤的背向散射光谱 ,在斯托克斯区观察到一级和二级拉曼背向散射光谱 ,在反斯托克区观察到一级拉曼背向散射光谱 ,首次在斯托克斯区和反斯托克区观察到ZX背向散射光谱。光纤背向散射效应直接应用于光纤拉曼放大器和分布式光纤拉曼温度传感器系统。讨论了分布式光纤拉曼温度传感器系统工作原理、结构 ,给出了实验结果。 展开更多

关键词 光纤 拉曼背向散射 瑞利背向散射 拉曼温度传感器系统 拉曼放大器

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30km分布光纤温度传感器的空间分辨率研究 被引量：21

9

作者 刘红林 张在宣 +2 位作者 余向东 吴孝彪 庄松林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1195-1198,1210,共5页

分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统,它可以实时测量空间温度场的分布。空间分辨率是分布光纤温度传感器的一个重要参数。在30km分布光纤温度传感器系统的研制过程中,对系统的空间分辨率进行了优化设计。入射激光脉冲的宽度... 分布光纤温度传感器是一种比较新型的传感器系统,它可以实时测量空间温度场的分布。空间分辨率是分布光纤温度传感器的一个重要参数。在30km分布光纤温度传感器系统的研制过程中,对系统的空间分辨率进行了优化设计。入射激光脉冲的宽度决定了系统空间分辨率的上限。光电接收系统和电系统的带宽也会影响系统的空间分辨率。电系统的带宽必须和激光脉冲的宽度相匹配。系统的空间分辨率既可以直接测量,也可以通过测量光纤末端菲涅尔反射的半宽度来间接测量。经过优化设计,在30km的系统中,空间分辨率达到了3m。 展开更多

关键词 光纤传感器 分布光纤温度传感器 背向拉曼散射 空间分辨率 光学时域反射

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基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用 被引量：43

10

作者 王剑锋 刘红林 +4 位作者 张淑琴 余向东 孙忠周 金尚忠 张在宣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期865-871,共7页

介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、发展趋势和工程应用研究状况,研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术,全面提升了DTS的性能。将拉曼放大技术应用于DTS系统,用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗,使系统的传感长度达到... 介绍了分布式光纤拉曼温度传感器(DTS)的基本原理、发展趋势和工程应用研究状况,研究了分布式光纤拉曼温度传感器的关键技术,全面提升了DTS的性能。将拉曼放大技术应用于DTS系统,用拉曼增益部分抵偿光纤的传输损耗,使系统的传感长度达到50km;对脉冲激光器进行211位循环编码,在接收时采用相关运算解调,显著提高系统的信噪比,使测温不确定度达到1℃;采用双波长自校正技术提高了系统的空间分辨率,达到2m;在DTS系统中嵌入光开关,使测温通道成倍扩展,有效延伸了传感光纤的总长度,组成光纤传感网络。 展开更多

关键词 拉曼散射 分布式光纤拉曼温度传感器 拉曼放大 脉冲编码 双波长自校正

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基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的温度修正 被引量：11

11

作者 汤玉泉 孙苗 +3 位作者 李俊 杨爽 Brian Culshaw 董凤忠 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期106-110,共5页

结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程,研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响;采集光纤起始... 结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程,研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响;采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组,实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明:经过修正的传感器在900m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃,整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃. 展开更多

关键词 光纤光学 分布式光纤温度传感器 喇曼散射 光纤损耗 温度修正

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基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温度传感器模型研究 被引量：11

12

作者 耿军平 许家栋 +2 位作者 李焱 韦高 郭陈江 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1261-1265,共5页

分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 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喇曼背向散射(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... 分析了光频域喇曼背向散射 (ROFDR )的理论模型 ,指出了它的局限性 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喇曼背向散射(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域间的变换关系 最后给出了基于此模型的全分布式光纤温度传感器系统的仿真结果 ,并给出了对计算结果的误差修正公式 。 展开更多

关键词 模型 ROFDR 光频域喇曼背向散射 全分布式光纤温度传感器

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分布式光纤喇曼温度传感器的循环解调法 被引量：22

13

作者 张利勋 欧中华 +3 位作者 刘永智 代志勇 彭增寿 王大文 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1176-1178,共3页

为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致... 为了抑制温漂噪声积累,瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,考虑了最近测量瑞利背散射光曲线解调反斯托克斯背向散射光温度曲线方法,即循环解调方法;该方法提高了系统的测温精度、稳定性,降低了系统的成本.实验结果与理论分析一致,系统的测温精度达±0.05℃. 展开更多

关键词 瑞利背散射 喇曼背散射 分布式光纤喇曼温度传感器 光学时域反射技术

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基于分布式测温的危化品立库火灾定位系统 被引量：9

14

作者 刘学君 卢浩 +3 位作者 李京 刘威威 钟少龙 戴波 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第7期1175-1179,共5页

立体仓库是目前危化品仓储的一大发展趋势,在对危化品仓库管理时,由于内部火灾载荷偏高、存储货物所具有的易燃易爆特性,需要对各货位进行火灾温度监管及高温点定位。基于拉曼散射的分布式测温技术进行了研究。采集温度数据的多模光纤... 立体仓库是目前危化品仓储的一大发展趋势,在对危化品仓库管理时,由于内部火灾载荷偏高、存储货物所具有的易燃易爆特性,需要对各货位进行火灾温度监管及高温点定位。基于拉曼散射的分布式测温技术进行了研究。采集温度数据的多模光纤被布于50个立体货位上,并于每个监控货位左右两侧设置长度2m的测温环,测温结构端选用中心波长为1550nm的高速脉冲光源,采集多模光纤后向反射的斯托克斯光及反斯托克斯光二者的光功率,实现对光纤上各测温段的温度数据采集。在测温环监测区域出现高温点时,对测温环的采集数据采用高斯拟合算法和误差补偿算法,保证高温监测点测温结果的准确度;设备连接PC机实现数据的汇总分析及显示,当检测值出现高温段时对高温货位位置予以显示及预警。实验结果表明,采用误差补偿算法前后,测量误差由10℃左右下降至5℃内,能在30 s内实现对高温情况的报警及问题货位定位,满足火灾定位的要求。 展开更多

关键词 光纤测量 拉曼散射 光纤传感器 立体仓库 分布式光纤测温系统 火灾报警

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分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势 被引量：42

15

作者 张颖 张娟 +1 位作者 郭玉静 王庆华 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第8期1-3,9,共4页

阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势。

关键词 分布式光纤温度传感技术 光时域反射(OTDR) 光频域反射(OFDR) 拉曼散射 布里渊散射

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采用单工循环编码解码的分布式光纤喇曼温度传感器 被引量：9

16

作者 余向东 金尚忠 +2 位作者 张在宣 王剑锋 张文平 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期52-56,共5页

针对连续脉冲编码解码技术在分布式光纤喇曼温度传感器应用中出现被测光纤非线性峰值阀值光功率变低、编码过程较复杂等问题,提出了一种将光脉冲码均匀分布在整条被测光纤的单工循环编码解码技术和应用方案,并在27km单模系统中与传统单... 针对连续脉冲编码解码技术在分布式光纤喇曼温度传感器应用中出现被测光纤非线性峰值阀值光功率变低、编码过程较复杂等问题,提出了一种将光脉冲码均匀分布在整条被测光纤的单工循环编码解码技术和应用方案,并在27km单模系统中与传统单脉冲技术系统做了对比实验.结果表明:相比连续编码解码技术,单工循环编码解码技术不仅保持了编码解码技术相对于传统单脉冲技术的信噪比改善能力,而且有效地提高了光纤的非线性峰值阀值光功率.在编码时只需循环发送一组码,就可使系统的信噪比和测量距离获得极大的提高.采用211位循环编码解码技术的多模系统经16万次重复测量后,可在25km处获得±1.5℃的温度不确定度,空间分辨率为3m. 展开更多

关键词 光纤 传感器 喇曼散射 编码 非线性 温度传感

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光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应研究 被引量：33

17

作者 张在宣 张步新 +2 位作者 陈阳 陈晓竹 刘天夫 《光子学报》 EI CAS CSCD 1996年第3期273-278,共6页

从理论和实验上研究了光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应.光纤背向激光自发反斯托克斯喇曼散射、斯托克斯喇曼散射光的相对强度正比于光纤分子上、下能级粒子数的布居,依赖于温度.由于实际系统中,作为分光用的干涉滤光片不可能完全隔... 从理论和实验上研究了光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应.光纤背向激光自发反斯托克斯喇曼散射、斯托克斯喇曼散射光的相对强度正比于光纤分子上、下能级粒子数的布居,依赖于温度.由于实际系统中,作为分光用的干涉滤光片不可能完全隔离背向瑞利散射光,因此,实际系统温度曲线比理论曲线低,本文给出了理论修正公式,提出了附加修正项,它与隔离度和波长有关. 展开更多

关键词 自发喇曼散射 温度效应 光纤温度传感器

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1.55μm喇曼温度传感器的强循环解调方法 被引量：8

18

作者 张利勋 廖云 +3 位作者 刘永智 欧中华 代志勇 彭增寿 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期165-167,共3页

针对1.55μm喇曼滤波器的隔离度不高的情况,提出了抑制背景噪声、热漂噪声积累、瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光的喇曼温度传感器的强循环解调方法。提高了系统的灵敏度、温度测量精度和稳定性;取消了恒温槽,降低了系统成本。... 针对1.55μm喇曼滤波器的隔离度不高的情况,提出了抑制背景噪声、热漂噪声积累、瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光的喇曼温度传感器的强循环解调方法。提高了系统的灵敏度、温度测量精度和稳定性;取消了恒温槽,降低了系统成本。实验表明,该解调方法使温度测量精度达到±0.05℃。 展开更多

关键词 散射 喇曼 瑞利 分布式光纤温度传感器

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基于拉曼散射的分布式光纤测温系统应用研究 被引量：14

19

作者 黄祥 甘孝清 +1 位作者 李强 曾祥进 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2013年第2期92-96,共5页

传统的水库水温监测将大坝上游坝面混凝土内部的点式温度测值近似为库水温度,存在一定的误差,且测点数量有限。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度、低成本以及可实现空间上连续分布测量等优点... 传统的水库水温监测将大坝上游坝面混凝土内部的点式温度测值近似为库水温度,存在一定的误差,且测点数量有限。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度、低成本以及可实现空间上连续分布测量等优点。从光时域反射、拉曼散射及散射光解调原理等方面研究了基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的测温原理,并将该系统应用于长江三峡水利枢纽坝前库水温度监测中,对分布式光纤的布置、安装及观测等展开了研究。库水温度监测成果显示,三峡水库坝前库水温度沿水深方向的分布没有明显的分层现象,库水温度随气温变化而变化,最高库水平均温度约27℃,发生在8月,最低库水平均温度约10℃,发生在2月。基于拉曼散射的分布式光纤测温系统在三峡水利枢纽中的成功应用,表明该技术可以较好地应用于高坝大库的库水温度监测,具有一定的推广应用价值。 展开更多

关键词 拉曼散射 分布式光纤 光纤时域反射 库水温度

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采用智能温度补偿电路的分布式光纤喇曼温度传感器 被引量：7

20

作者 余向东 张在宣 +3 位作者 祝海忠 金尚忠 刘红林 王剑锋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期1870-1874,共5页

采用一种智能温度补偿电路对雪崩光电二极管的反偏电压进行温度补偿,抵消环境温度对雪崩光电二极管的影响,从而大大降低了系统的温度漂移.采用该温度补偿电路的系统可在0℃到60℃的环境温度范围内将温漂引起的测量偏差控制在±0.1... 采用一种智能温度补偿电路对雪崩光电二极管的反偏电压进行温度补偿,抵消环境温度对雪崩光电二极管的影响,从而大大降低了系统的温度漂移.采用该温度补偿电路的系统可在0℃到60℃的环境温度范围内将温漂引起的测量偏差控制在±0.1℃之内.和传统的恒温装置相比,采用该温度补偿电路可有效地降低系统的功耗和成本.相对采用热敏电阻的温度补偿电路,该温度补偿电路的温度补偿线性更好,补偿系数设置更灵活. 展开更多

关键词 传感器 分布式光纤喇曼温度传感器 温度补偿 温度漂移

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