افزایش قدرت تفکیک دمایی در حسگرهای توزیعی فیبر نوری بر مبنای پراکندگی رامان بوسیله پردازش تصویر دیجیتال

حسگرهای توزیعی فیبر نوری به دلیل توانمندی منحصر به فرد در تشخیص عوامل فیزیکی مثل دما، فشار، تنش، کرنش و...، جایگاه ویژه ای در کاربردهای دفاعی و صنعتی پیدا کرده اند؛ بنابراین طی چند دهه ی اخیر تلاش های فراوانی برای بهبود عملکرد حسگری آن ها صورت گرفته است. از جمله ی حسگرهای توزیعی، می توان به حسگرهای دمایی رامان اشاره کرد که کاربردهای بسیاری در صنعت و امور دفاعی پیدا کرده اند. متاسفانه ضعیف بودن شدت پرتو پراکنده شده رامان، تا سال ها به عنوان مشکل اصلی برای استفاده از آن در کاربردهای حسگری مطرح میشد؛ اما طی دو دهه اخیر با استفاده از روش هایی همچون کدگذاری پالس ها و پردازش تصویر این نقص تا حد خیلی خوبی مرتفع شده است. در این مقاله به بررسی حسگرهای دمایی رامان به کمک روش نوین پردازش تصویر پرداخته شده است. در این روش بر خلاف چیدمان های قبلی حسگر رامان از هیچگونه قطعه اضافی همچون تقویت کننده بعد از آشکارساز استفاده نشده است و تنها با استفاده از زبان برنامه نویسی در رایانه، مولفه های استوکس و پاداستوکس آشکارسازی شدهی رامان، بصورت ماتریس های دوبعدی به زبان کامپیوتری تعریف می شوند. سپس این ماتریس ها از طریق الگوریتم تعریف شده در سیستم پردازش می گردند که از این طریق می توان مقدار سیگنال به نویز را به طور قابل ملاحظه ای (13/6 dB) افزایش داد. نتایج تجربی ثابت می کنند که با استفاده از این روش می توان به قدرت تفکیک دمایی بسیار خوب 4 میلیکلوین و قدرت تفکیک فضایی 2 متر و زمان پاسخ دهی 35 ثانیه در طول 9 کیلومتر از فیبر سنجش دست یافت.

Keywords:

حسگرهای توزیعی فیبر نوری , حسگر دمایی رامان , پراکندگی رامان , پردازش تصویر , روش حذف نویز دوبعدی