[发明专利]一种分布式光纤测温系统降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式光纤测温系统的技术领域，尤其涉及一种分布式光纤测温系统降噪方法。

背景技术

分布式光纤测温系统(以下称DTS系统)广泛应用于各种火灾监控现场，例如公路隧道、地铁隧道、电力电厂的动力电缆隧道、石油化工储油罐等现场。DTS系统是一种基于OTDR和拉曼散射原理研制而成的温度测量系统，其温度传感器是光纤(通常制作成光缆)。DTS系统利用光纤的拉曼效应，即光纤铺设位置(空间)的温度场调制了光纤中传输的后向拉曼散射光，经光电转换及信号处理后就可解调出温度场的实时温度信息。DTS系统组成一般包括大功率窄脉冲激光光源、光纤波分复用耦合器、传感光缆、光电探测器、信号放大模块、数据采集模块及系统主机(PC机或工控机)。由于DTS系统是分布式的，即光缆连续地铺设在需要监测的现场，而且距离较长(通常是几公里)，相比与其他测温系统，DTS具有明显的优势。

目前国内研制的DTS系统可以满足公路、隧道等测温精度要求比较低的火灾监控场所的应用要求；但是对于像电力电厂的动力电缆载流量监测等温度精度要求比较高的应用场所尚不能满足要求。因此如何提高DTS系统的测温精度，也就是如何降低系统噪声，成为国内高校院所及厂家大力研究的重点。

DTS系统根据拉曼散射原理来解调温度信息，由于拉曼散射光十分微弱，因此通常采用APD(雪崩二极管)作为光电转换器，并把APD产生的微弱信号进行放大，然后进行数据采集和处理。APD的特点是雪崩效应，其增益大，但是其暗电流产生的噪声也比较大。同时，由于激光光源存在ASE噪声，使得即使在没有脉冲光的时候也有宽带的直流光存在，这些光通过APD后也产生了噪声。这些噪声都会造成系统信噪比比较差，因此解调出来的温度信号其噪声也比较大，也就是测温度精度不够高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种分布式光纤测温系统降噪方法，该方法可以定期获取噪声信号，并在测量过程中去除噪声信号，从而获得比较干净的有效信号，有效地提高系统信噪比，从而提高测温精度。

为了达到上述目的，本发明采用一种分布式光纤测温系统降噪方法，所述一种分布式光纤测温系统包括窄脉冲激光光源、光纤波分复用耦合器、传感光缆、APD(光电探测器)、小信号放大模块、数据采集模块及系统主机(PC机或工控机)。

一种分布式光纤测温系统降噪方法，包括如下步骤：

步骤一，系统控制数据采集模块，使之关闭同步信号，此时光源没有脉冲光输出，但是有ASE光输出，APD暗电流也存在；

步骤二，系统采集一组噪声数据曲线，对这组噪声数据曲线进行累加再平均(目的是对白噪声做滤波处理)，保存累加并平均后的噪声数据曲线(主要是ASE噪声和APD暗电流噪声)；

步骤三，系统控制数据采集模块，使之正常产生同步信号，系统进入正常工作阶段；

步骤四，系统每次采集到一组处理(累加后平均)后的数据曲线时，把这组数据曲线先减去步骤二所保存的噪声数据曲线，此时所获得数据曲线已去除了主要噪声的，信噪比已大大提高；

步骤五，系统进行温度解调处理，获得温度曲线，由于去除了主要噪声，因此所测得的温度精度得到较大地提高；

步骤六，每过一段时间(如一天)或者系统机内温度变化超过一定温度(如变化3度，表明系统工作环境温度已经变化)时，重复步骤一和步骤二，更新所保存的噪声数据曲线；这一步考虑了系统随着工作时间的推移或工作环境温度的变化而使得系统噪声产生的变化。

采用本发明所述的方法的有益效果在于：系统噪声大大降低，大幅度提高了系统信噪比，从而使得系统的测温精度得到了较大的提高。

附图说明

图1为本发明系统结构示意图。

具体实施式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明采用一种分布式光纤测温系统降噪方法，所述一种分布式光纤测温系统包括窄脉冲激光光源1、光纤波分复用耦合器2、传感光缆3、APD(光电探测器)4、小信号放大模块5、数据采集模块6及系统主机7(PC机或工控机)。

系统各个部分功能如下：

所述窄脉冲激光光源1，其功能是产生窄脉冲激光，窄脉冲激光通过光纤波分复用耦合器2进入传感光缆3，并沿着传感光缆3向前传输，同时在传感光缆4内部产生后向传输的拉曼散射光；拉曼散射光向后沿着传感光缆4传输，回到光纤波分复用耦合器2，并进入光电探测器4，产生光电转换。