一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统及方法技术方案

一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统及方法，属于光纤传感技术领域。该系统包括计算机、多通道同步扫频锁相放大器、光源驱动电路、短波长半导体激光器、长波长半导体激光器、光纤合波器、光纤耦合器、拉曼波分复用器、光探测模块和测温光纤。多通道同步扫频锁相放大器产生的两路不同频率信号分别对两个半导体激光器同时进行步进频率调制，双频互相关检测器对两种不同频率的后向拉曼散射光进行同步测量，采用非相干光频域反射技术实现快速的自校正分布温度解调。本发明专利技术在一个测量周期即可完成双光源的光纤后向散射曲线测量，比传统方法的测量时间缩减一半，为低成本、高精度和高可靠性的光纤分布温度测量提供了一种极具竞争力的技术方案。

A dual light source self calibration optical fiber distribution temperature rapid measurement system and method

A dual light source self calibration optical fiber distribution temperature fast measurement system and method belongs to the field of optical fiber sensing technology. The system includes a computer, a multi channel synchronous sweep frequency locked amplifier, a light source drive circuit, a short wave long semiconductor laser, a long wavelength semiconductor laser, a fiber optic wave device, a fiber coupler, a Raman wavelength division multiplexer, a light detection module and a temperature measuring optical fiber. The two different frequency signals produced by the multichannel synchronous frequency locked amplifier are step in step frequency modulation for two semiconductor lasers at the same time. The dual frequency cross correlation detector synchronizes the backward Raman scattering light of two different frequencies. The fast self correcting distribution temperature is realized by the non coherent light frequency domain reflection technique. Demodulation. This invention can measure the back scattering curve of the double light fiber in a measuring period, and reduce the measurement time of the traditional method by half. It provides a highly competitive technical scheme for the low cost, high precision and high reliability optical fiber distribution temperature measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统及方法
本专利技术属于光纤传感
，涉及一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统及方法。
技术介绍
光纤分布式温度传感器(DTS)是根据激光在光纤中的后向反斯托克斯拉曼散射光的强度来计算光纤温度的，属一种强度调制型传感方法，虽然通过同时测量的斯托克斯散射光强度对光源强度和光传输损耗进行了一定的补偿，但由于斯托克斯和反斯托克斯散射通道间隔在百纳米量级，如果系统做温度标定后光纤传输损耗在两种散射波段内发生不成比例的变化，则温度测量结果就会出现误差。高温或者高压环境下OH根离子和氢原子较容易透过涂覆层进入纤芯产生一定程度的附加损耗，使光纤拉曼散射DTS在长期工作后的精度显著下降，直至所测温度分布数据误差扩大至完全没有使用价值。因此，能否抑制高温高压下DTS的漂移，提高DTS的长期稳定性和测量精度是决定在其高温油气井中长期可用性的关键。为了消除光传输损耗变化引起的分布温度测量误差，双端补偿法和双光源补偿法等自校正方法相继被提出。文献FernandezAF,RodeghieroP,BrichardB,etal.Radiation-tolerant本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统，其特征在于，包括计算机(1)、多通道同步扫频锁相放大器(2)、光源驱动电路(3)、短波长半导体激光器(4)、长波长半导体激光器(5)、光纤合波器(6)、光纤耦合器(7)、拉曼波分复用器(8)、光探测模块(9)和测温光纤(10)；所述的计算机(1)向多通道同步扫频锁相放大器(2)发出指令；所述的光源驱动电路(3)接收多通道同步扫频锁相放大器(2)产生的两路调制信号后，分别驱动短波长半导体激光器(4)和长波长半导体激光器(5)；所述的短波长半导体激光器(4)和长波长半导体激光器(5)的输出光经光纤合波器(6)后，合并输入到光纤耦合器(7)，光纤耦合器(7...

【技术特征摘要】
1.一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统，其特征在于，包括计算机(1)、多通道同步扫频锁相放大器(2)、光源驱动电路(3)、短波长半导体激光器(4)、长波长半导体激光器(5)、光纤合波器(6)、光纤耦合器(7)、拉曼波分复用器(8)、光探测模块(9)和测温光纤(10)；所述的计算机(1)向多通道同步扫频锁相放大器(2)发出指令；所述的光源驱动电路(3)接收多通道同步扫频锁相放大器(2)产生的两路调制信号后，分别驱动短波长半导体激光器(4)和长波长半导体激光器(5)；所述的短波长半导体激光器(4)和长波长半导体激光器(5)的输出光经光纤合波器(6)后，合并输入到光纤耦合器(7)，光纤耦合器(7)中分出的少部分光作为参考光入射到光探测模块(9)，大部分光被拉曼波分复用器(8)反射后入射到测温光纤(10)中；所述的测温光纤(10)中产生的后向拉曼散射光经拉曼波分复用器(8)滤出后入射到光探测模块(9)；所述的测温光纤(10)中产生的后向瑞利散射光被拉曼波分复用器(8)反射后，经过光纤耦合器(7)分出的部分光入射到光探测模块(9)；所述的光探测模块(9)将接收到光信号转换成电信号后输入到多通道同步扫频锁相放大器(2)；所述的多通道同步扫频锁相放大器(2)对光电信号中同时包含的两种调制频率的微弱信号进行同时解调；所述的计算机(1)对多通道同步扫频锁相放大器(2)输出的信号测量值进行采集、处理和显示。2.根据权利要求1所述的一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统，其特征在于，所述的多通道同步扫频锁相放大器(2)具有步进频率扫描测量功能，频率扫描范围为1kHz-100MHz；所述的多通道同步扫频锁相放大器(2)具有两个频率同时测量功能，即单个输入通道中的两个频率信号的幅度和相位可被同时测量出来，两个频率测量的交叉干扰小于-60dB。3.根据权利要求1或2所述的一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统，其特征在于，所述的短波长半导体激光器(4)与所述长波长半导体激光器(5)的中心波长差为100nm，使所述短波长半导体激光器(4)的斯托克斯拉曼散射光与所述长波长半导体激光器(5)的反斯托克斯拉曼散射光的峰值波长相等。4.根据权利要求3所述的一种双光源自校正式光纤分布温度快速测量系统，其特征在于，所述的短波长半导体激光器(4)与所述长波长半导体激光器(5)的中心波长差为100nm，使所述短波长半导体激光器(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈珂，于清旭，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21