分布式温度传感系统是一种利用光纤传感技术对温度进行分布式测量的系统。它具有本征防爆、无源和可以进行长距离测量等特点，因此在智能电网、长距离油气管线安全监控、重要设施安全监控等众多领域具有广泛的应用前景。在分布式光纤传感系统中，光时域反射（OTDR）技术是其基本工作原理，通过探测光脉冲的瑞利散射、布里渊散射或拉曼后向散射，能够获得沿光纤的温度分布式信息。
在分布式拉曼温度传感技术中，能够提供较高的温度分辨率，因此成为主流的温度传感手段。但是，分布式拉曼光纤温度传感系统中，后向拉曼散射光非常微弱，特别是反斯托克斯光（anti-Stokes）信号，其强度低至-60dB，难以探测。为了解决这一问题，通常需要提高信号的平均次数来增加信噪比（SNR），或者增加输入脉冲的能量。然而，这往往意味着需要复杂的信号处理电路和高功率的激光二极管（LD）光源系统。
在分布式温度传感系统中提高信噪比是一个关键的挑战。为了应对这一挑战，本文提出了一种使用格雷互补相关序列来代替传统单脉冲OTDR的方法。格雷互补序列的原理基于两个序列进行自相关后的和，它们分别自相关后是一个冲击函数。当两个序列长度相等时，它们就构成了一个格雷互补序列。它们进行相关处理后的表达式可以通过数学公式来定义，利用这种方式可以有效地还原出温度分布的电信号信息。
具体来说，格雷互补相关序列的应用原理是在分布式拉曼温度传感系统中将传统的单脉冲替换为格雷互补编码序列。通过自相关求和的方法，可以在保持平均次数不变的前提下，显著提高信噪比。同时，由于这种方案可以降低发射脉冲的功率，并减少测量时间，因此不需要复杂的信号处理电路和高功率的LD光源，从而保持了原本的空间分辨率。
格雷互补相关序列由两个离散序列组成，通过特定的递推规则产生。这些规则可以确保序列对满足格雷互补序列的定义。利用MATLAB仿真工具，可以产生特定长度的格雷序列对，并通过仿真验证了格雷互补序列提高信噪比的理论分析。
通过上述方案的实施，能够有效提高分布式温度传感系统的信噪比，从而解决传统系统中信号弱、信噪比低的问题。这对于智能电网、油气管线监控、设施安全监控等领域中的温度监测具有重要的实际应用价值，有助于提升这些系统的性能与可靠性。
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