用于分布式光纤温度传感系统中数据校准的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于分布式光纤温度传感系统中数据校准的装置，探测光纤首端和尾端均连接至光学组件，并传输至ＤＴＳ中，该装置包括有发射器、接收器的分布式光纤温度传感器主机、光学组件以及探测光纤，所述的发射器连接光学组件以发射激光脉冲，所述的探测光纤首端和尾端均直接或通过附加光纤连接至所述的光学组件。本实用新型专利技术的基于原始数据上标记的方法可以提供更精确的校准及配置结果，从而提高ＤＴＳ系统的定位精度及空间分辨率，并且提高系统的整体性能。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及分布式光纤温度传感系统，特别是对分布式光纤温度传感系统中 的数据进行校准的装置。
技术介绍
在工业及日常生活中，经常会有许多场合需要探测长距离沿线每点的温度，比如 长距离的电缆温度监控或油气管道监控等。在类似的应用下，基于光纤喇曼散射的分布式 温度传感系统(Distributed TemperatureSensor，简称DTS)是最佳的选择。在DTS中，一个或一系列激光脉冲入射进光纤内，此激光脉冲在光纤内传播过过 程中，在光纤沿线的每一点都会产生喇曼散射现象。产生的喇曼散射光中，有一部分沿激光 脉冲前进的方向传播，被称为前向散射光；有一部分被光纤重新捕获并沿激光传播相反的 方向返回，此部分喇曼散射光被称为背向散射光。在散射光中，光波长大于入射激光脉冲波 长的成分被称为斯托克斯光(Stokes，S)；波长小于入射激光脉冲波长的成分被称为反斯 托克斯光(Anti-Stokes，AS)。这两种信号即喇曼斯托克斯和喇曼反斯托克斯是对当前散 射产生点的温度敏感的。因此可以通过探测这两个信号的大小计算出当前点的温度数据， 并且通过计算背向散射信号与入射光脉冲之间的时间差，就可以通过背向散射信号在光纤 中传播的速度推算出此温度数据是对应于光纤中的哪一点。由于石英光纤中光波的折射率随波长的变化而变化，从而引起不同波长光波的相 速度不同。斯托克斯s光波的波长比反斯托克斯AS光波的波长较大，其折射率较小，从而 其相速度比AS较大。如果没有对两种信号相速度的差异进行补偿或者成为校准的话，同一 个位置的AS信号返回探测器的时间要较S信号晚，随着光纤长度的增加，S和AS信号的不 一致现象会更加严重，这样会造成系统定位精度的降低。通常对于这种现象是通过对时域上采样点间隔设定为不同采样长度进行补偿或 者校准的。在这种校准的机制或者系统中，一般是通过光纤尾端光信号的跳变衰减进行S 信号和AS信号的对齐从而实现这两个信号相速度不一致的补偿。但在实际的应用中，经常会有一些现象导致上述机制无法有效正常工作。其中一 种现象就是光线尾端的反射，在光纤尾端如果没有特殊处理或者处理不好会导致比较大的 反射脉冲峰，通常这样一个脉冲会比较宽以至于无法分辨光纤真正的尾端位置，从而对影 响S和AS信号的对齐。另外，如果探测的距离小于光纤本身的长度的话，光纤尾端是不可 见的，在这种情况下也无法通过上述方法进行原始信号数据的校准。如果实际光纤比较长 的话，由于光信号在光纤中的衰减，在光纤尾端的信号比较小，甚至于同光纤外部没有散射 信号的情况相比都没有比较明显的差别，在这种情况下，无法判断真正的尾端位置，也无法 对S和AS信号进行对齐校准。在一些场合需要DTS的双端测量，双端测量同传统单端测量的不同是他将探测光 纤的两端都连接到DTS上，从探测光纤的两端都获取分布式温度数据，然后通过特定的算 法，将在两端获得的温度数据集成为一条分布式温度数据。在双端测量的时候长度校准也3是非常必要的，如果缺少了精确的长度校准，分布式温度数据会在位置定位及温度数据两 个维度都存在误差。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中方法的不足，提供一种对分布式光纤 温度传感系统中的数据进行校准的方法和装置，其用于自动和/或精确对齐和校准DTS系 统原始数据的方法和设备。本技术的基于原始数据上标记的方法和装置可以提供更精 确的校准及配置结果，可以提高DTS系统的定位精度及空间分辨率，并且提高系统的整体 性能。为了达到上述技术目的，本技术的技术方案如下一种用于分布式光纤测温系统原始数据校准的方法，其特征在于，该方法利用DTS 自身或附加的激光器所来产生一种校准用光脉冲，此校准用光脉冲被分布式光纤测温系统 接收后，在其原始数据上叠加一种可以用于DTS精确定位的定位脉冲，通过对原始数据中 斯托克斯和反斯托克斯信号上的定位脉冲进行对齐操作，以对DTS原始数据中的采样长度 进行校准。在本技术中，所述的校准用光脉冲为DTS自身或另一附加的激光器产生的激 光脉冲和/或在光纤中产生的喇曼散射成分。在本技术中，所述的对齐操作包括有判断原始数据中的斯托克斯和反斯托 克斯成分上叠加的定位脉冲各自所在的位置；根据两个脉冲位置的差异来重新对原始数据 中两种信号进行长度的重新标定使两种信号定位脉冲在位置上对齐。上述用于分布式光纤测温系统原始数据校准的方法具体包括如下步骤第一步、DTS中同时接收来自光纤中的原始数据，该原始数据中包含有斯托克斯信 号和反斯托克斯信号，每个信号数据中均含有一个定位脉冲；第二步、以DTS中设定的初始值来分别计算斯托克斯信号和反斯托克斯信号中对 应脉冲在光纤中所处的位置；第三步、对原始数据的两种信号进行长度的重新标定，直至该两个脉冲对齐，完成 分布式光纤温度传感系统的采样长度数据的校准。所述第一步中的光纤为应用分布式光纤温度传感系统进行温度测量的那根光纤， 校准分布式光纤温度传感系统的采样长度数据以应用于该根光纤的温度分布式测量。作为一种实现上述方法的方案，该装置包括有发射器、接收器的分布式光纤温度 传感器主机、光学组件以及探测光纤，所述的发射器连接光学组件以发射激光脉冲，所述的 探测光纤首端和尾端均直接或通过附加光纤连接至所述的光学组件。作为另一种设计方案，该用于分布式光纤温度传感系统中数据校准的装置包括有 发射器、接收器的分布式光纤温度传感器主机、光学组件以及探测光纤，所述的发射器连接 光学组件以发射激光脉冲，所述探测光纤的首端连接至所述的光学组件，一台附加激光器 用与待测光纤相同的光纤连接至光学组件以发射激光脉冲，该附加激光器与分布式光纤温 度传感器主机的发射器具有同步机制。上述的附加激光器和光学组件之间设有衰减器。上述的光学组件为一个光开关或者耦合器。基于上述技术方案，本技术具有如下技术效果本技术的基于原始数据上标记的方法可以提供更精确的校准及配置结果，从 而提高DTS系统的定位精度及空间分辨率，并且提高系统的整体性能。附图说明图1是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的方法的流程 示意图。图2是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置的结构 示意图。图3是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置中实施 例1的结构示意图。图4是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置中实施 例2的结构示意图。图5是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置中实施 例3的结构示意图。图6是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置中原始 数据在示波器上显示的视图。图7是本技术对分布式光纤温度传感系统中的数据进行校准的装置中双端 测量时原始数据在示波器上显示的视图。具体实施方式以下结合附图和具体的实施例来对本技术的复合光纤的高压电力电缆做进 一步的详细描述，但不能因此而限制本技术的保护范围。本技术用于分布式光纤测温系统原始数据校准的方法是利用DTS自身或附 加的激光器所来产生一种校准用光脉冲，此校准用光脉冲被分布式光纤测温系统接收后， 在其原始数据上叠加一种可以用于DTS精确定位的定位脉冲，通过对原始数据中斯托克斯 和反斯托克斯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分布式光纤温度传感系统中数据校准的装置，其特征在于，该装置包括有发射器、接收器的分布式光纤温度传感器主机、光学组件以及探测光纤，所述的发射器连接光学组件以发射激光脉冲，所述的探测光纤首端和尾端均直接或通过附加光纤连接至所述的光学组件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李健威，张成先，
申请(专利权)人：上海波汇通信科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]