引用本文：
孙偲晟. 动态过采样技术在分布式光纤温度传感器中的应用[J]. 光通信技术，2020，44（1）：10-13.
孙偲晟
（中国兵器装备集团 上海电控研究所，上海 200092）
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：为了实现高精度分布式温度传感的精确采样，论述了一种基于动态过采样技术的光纤喇曼散射温度传感系统。系统采用现场可编程门阵列（FPGA）动态调整采样时钟相移的方法，实现了对斯托克斯信号和反斯托克斯信号的空间动态过采样，对250 MHz采样时钟实现了4倍空间过采样，等效采样率达到1 GHz。该方法能够很好地捕获纳秒级散射光脉冲，具有长距离、高分辨率的温度探测能力。
关键词：光纤温度传感器；信号处理；动态过采样
中图分类号：TN818 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2020）01-0010-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2020.01.003
0 引言
分布式光纤温度传感技术是一种新型的温度探测技术，其在温度解调方面利用光纤中的喇曼散射效应，在获取位置信息方面利用光时域反射（OTDR）技术[1，2]，两者结合可以得到分布在传感光纤上温度场的信息。
目前，基于喇曼散射的光纤温度传感普遍采用高功率的半导体激光器、低噪声的宽带放大器、高速模数（AD）采样的技术方案，已经成为比较典型的系统构架。广州科思通技术有限公司推出了采用数字信号处理（DSP）技术和波分复用（WDM）滤波技术的产品，空间分辨率达到±2.5 m，该产品已被应用于深圳地铁工程内。德国的GESO公司在近年来也迅速崛起，其研制的该方面产品的空间分辨率达到0.5 m，而国内在探测精度等技术指标方面相对落后。采样精度依赖于激光器的频率、雪崩光电二极管（APD）的响应能力以及AD的采样速率[3]，在激光器和探测器选择方面，目前业界已普遍具备纳秒级别的发射和接收组件，而信号调理及AD采样由于超高速信号完整性、微弱信号衰减等因素导致设计难度加大、稳定性下降。本文提出AD动态过采样及数据重新组合的技术，以此来完成对纳秒级别光脉冲的采样。
4 结束语
本文提出的动态过采样方法不仅在ADC采样速率提升受限的情况下能够确保采样精度，并且还能进一步精细化采样时钟的相移精度；选择更高速率的激光器及响应度的光电探测器，可以实现更高距离和分辨率的温度传感能力。