分布式光纤拉曼温度传感装置及其解调方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了分布式光纤拉曼温度传感装置及其解调方法

【技术实现步骤摘要】
分布式光纤拉曼温度传感装置及其解调方法


[0001]本专利技术涉及温度传感装置，尤其涉及提高分布式光纤拉曼温度传感系统空间分辨率的解调方法
。

技术介绍

[0002]DTS
是一种可以用于测量长距离光纤沿线温度的技术
。
其基本原理是利用脉冲光在传感光纤中产生的后向拉曼散射光对温度敏感的特性，实现光纤链路上温度的实时监测
。
由于该技术可以实现大范围长距离的温度分布检测，以及抗电磁干扰，传感光纤无需供电，易于安装等优点，使其在交通
、
建筑
、
煤矿
、
电力等领域中有广阔应用前景
。
[0003]由于系统光源的脉宽和采集卡采样率指标有限，目前常规
DTS
系统
(
脉宽
10ns
，采集卡采样率
100MHz)
可以准确测量温度需要的最小光纤长度为4～6米
。
在实际应用中，经常遇到温变区长度小于测准温度所需的最小光纤长度，在这种情况下，系统输出的温度数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于包括：脉冲光源，脉冲光放大器，波分复用器，传感光纤，光电探测器，采集卡以及计算机；所述脉冲光源发出的脉冲光经过脉冲光放大器后，再经过波分复用器输入到多模光纤中产生背向散射光，随后背向散射光再经波分复用器后输出拉曼背向散射光，该拉曼散射光经光电探测器探测后输出电信号，该电信号被数据采集卡采集，最后传输到计算机端进行信号处理
。2.
如权利要求1所述的分布式光纤拉曼温度传感装置，其特征在于：所述脉冲调制光源输出的波长为
1550nm
，波分复用器输出波长为
1450nm
的拉曼散射光和
1650nm
的拉曼散射光
。3.
如权利要求1所述的分布式光纤拉曼温度传感装置的解调方法，其解调多个温度变化区域的温度变化，其特征在于所述解调方法包括如下步骤：
S1:
确定好光脉冲宽度和功率后
,
并计算光脉冲的底部宽度
L
p
；
S2:
在传感光纤上划分出与采集卡采样间距多个等长的温区，其长度记为
S3:
获取该长度的温区在不同温度下得到的温升曲线；
S4:
温升曲线内第
L+(i+
η
‑
1)
·
s
个采样点的拉曼强度为：
S5:S6:S
as
表示温升曲线中每个采样点得到后向反斯托克斯光的强度比值；
L
为传感光纤上温区的起始位置；
η
表示脉冲光第一次进入温区的前沿光通量长度在采样间距中的比例
。s
表示采集卡的采样间距，其等于温区长度待测温变区的温度为
T
TEST
；脉冲光内第
i
位置的光通量为
a
i
；
R
as
(T
TEST
)
表示与玻色
‑
爱因斯坦统计分布相关的温度函数；
K
as
表示反斯托克斯光中与光纤散射截面有关的系数；
D
表示光纤的后向散射系数；
v
as
表示反斯托克斯光的频率
。
α0和
α
as
分别表示入射脉冲光和反斯托克斯光在传感光纤单位长度上传输的损耗系数
。S7:
为了更方便地表示温升曲线中每个采样点的拉曼强度，我们简化公式
(1)
中的光强衰减调制项和其他参数调制项，并在公式
(2)
中显示
。S8:
此外，在一定的温度范围内，公式
(2)
中的
R
as
(T
TEST
)
可等同于温度为变量的一个线性函数，即：
R
as
(T
FUT
)
＝
k
·
T
FUT
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)S9:k
表示温度敏感系数
。S10:
对拉曼比值曲线进行强度差计算；
S11:
确定好温升曲线的第一个采样点；
S12:
获取该长度的温区在不同温度下得到的温升曲线；
S13:
将温升曲线中每个采样点在不同温度下得到的强度与温度进行拟合；
S14:
计算温升曲线内不同采样点下拟合得到温度
‑
强度曲线的函数
,
如公式
(4)
所示；
S15:S16:
从公式
(1)
中可以看出，
φ1，
φ2，
φ3,
φ4和
φ5分别表示脉冲光内不同位置的光通量感知温度得到的灵敏度，且光通量越大，灵敏度越高
。S17
：获取整条传感光纤得到的温升曲线；
S18
：计算拉曼曲线的比值；
S19
：对拉曼比值曲线进行强度差计算；
S20...

【专利技术属性】
技术研发人员：董小鹏，陈沛超，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：