本发明专利技术公开了一种分布式光纤传感测温系统温度定标解调方法，其特征在于：利用设定温度下或者实时测得的温度下的光纤上的所测得的斯托克斯光与反斯托克光的信号电平值作为解调参考值，得到反映环境信息的准确温度值。本发明专利技术的方法可以消除温度之外的因素对散射光探测的影响，使得最终计算得到的温度值能更准确的反映实际温度信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测温系统中的温度定标解调方法，尤其是一种基于拉曼散射分布式光纤传感系统的温度补偿方法，属于光纤传感
技术介绍
光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤，具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便的进行光电或电光转换，易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。光纤传感，包含对外界信号(被测量)的感知和传输两种功能。所谓感知(或敏感)，是指外界信号按照其变化规律使光纤中传输的光波的物理特征参量，如强度(功率)、 波长、频率、相位和偏振态等发生变化，测量光参量的变化即“感知”外界信号的变化。这种 “感知”实质上是外界信号对光纤中传播的光波实时调制。所谓传输，是指光纤将受到外界信号调制的光波传输到光探测器进行检测，将外界信号从光波中提取出来并按需要进行数据处理，也就是解调。因此，光纤传感技术包括调制与解调两方面的技术，即外界信号(被测量)如何调制光纤中的光波参量的调制技术(或加载技术)及如何从被调制的光波中提取外界信号(被测量)的解调技术(或检测技术)。光在光纤中传输会发生散射，包括由光纤折射率变化引起的瑞利散射、光学声子引起的拉曼散射和声学声子引起的布里渊三种类型。拉曼散射是入射光波的一个光子被一个声子(光学声子)散射成为另一个低频光子，同时声子完成其两个振动态之间的跃迁。拉曼散射光含有斯托克斯光和反斯托克斯光。 瑞利散射的波长不发生变化，而拉曼散射和布里渊散射是光与物质发生非弹性散射时所携带出的信息，散射波长相对于入射波长发生偏移。当光波通过光纤时，光纤中的光学光子和光学声子发生非弹性碰撞，产生拉曼散射过程。在光谱图上，拉曼散射频谱具有两条谱线， 分别分布在入射光谱线的两侧。其中，波长大于入射光为斯托克斯光，波长小于入射光为反斯托克斯光。在自发拉曼散射中，斯托克斯与反斯托克斯光的强度比和温度存在一定的关系，可由下式表示权利要求1.，其特征在于利用设定温度下或者实时测得的温度下的光纤上的所测得的斯托克斯光与反斯托克光的信号电平值作为解调参考值，得到反映环境信息的准确温度值，温度与光强信号之间的关系式为2.根据权利要求1所述的，其特征在于解调参考值的获取方法为在系统工作前期通过测试整段光纤在设定工作温度下的斯托克斯光与反斯托克斯光强的电压数字化信号，并将设定温度和设定温度下的电压信号作为解调参考信号，计算得出实时温度Τ。3.根据权利要求2所述的，其特征在于解调参考值的获取步骤为将整段光纤事先放入一个恒温箱中，使恒温箱工作于某一特定温度Ttl，并通过光电转换放大和采集处理单元分别记录下对应此恒定温度下的反斯托克斯光功率和斯托克斯光功率的电平值。4.根据权利要求3所述的，其特征在于所述电平值是对应于光纤不同空间位置的一组电压信号值，这组电平值是经过累加平均之后得到的一组平均值，这一组电平信号值的比值存在系统中，作为一组该系统的已知参数，在系统实际工作中，通过调用对应于Ttl的这组斯托克斯与反斯托克斯光的累加平均值作为参考，用于解调计算得出对应于光纤中不同位置处的实时温度T的值。5.根据权利要求1所述的，其特征在于解调参考值的获取方法为在系统工作的过程中通过实时测量参考光纤所处环境的实时温度以及对应此温度环境下参考光纤中某点位置处的斯托克斯光与反斯托克斯光强的电压信号，并将实时测的温度值作为解调参考信号。6.根据权利要求5所述的，其特征在于解调参考值的获取步骤为1)通过在光纤的前端绕制200米的参考光纤，并将绕制的光纤放于一塑料盒中；2)通过一个钼电阻来探测所述参考光纤所处环境的温度信息，钼电阻则通过SMA接口接于数据采集卡上，通过数据采集卡获取的温度信息转换为数字信号作为温度解调算法中的参考温度Ttl ；3)将200米位置处作为系统实际测量的起始点，将200米位置处的拉曼散射光强信号作为参考温度Ttl对应的参考拉曼散射光强信号。全文摘要本专利技术公开了，其特征在于利用设定温度下或者实时测得的温度下的光纤上的所测得的斯托克斯光与反斯托克光的信号电平值作为解调参考值，得到反映环境信息的准确温度值。本专利技术的方法可以消除温度之外的因素对散射光探测的影响，使得最终计算得到的温度值能更准确的反映实际温度信息。文档编号G01K11/32GK102279062SQ20111020216公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日专利技术者刘亮, 张雷, 徐大可, 杨春瑜, 王媛媛, 蔡一磊 申请人:国电南京自动化股份有限公司本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种分布式光纤传感测温系统温度定标解调方法，其特征在于：利用设定温度下或者实时测得的温度下的光纤上的所测得的斯托克斯光与反斯托克光的信号电平值作为解调参考值，得到反映环境信息的准确温度值，温度与光强信号之间的关系式为：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｈ＆Ｄｅｌｔａ；ｖ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｈ＆Ｄｅｌｔａ；ｖ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｌｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）［（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＡＳ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ＡＳ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｔ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）］（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）８（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）上述公式中，ＰＡＳ、ＰＳ表示后向散射反斯托克斯和后向散射斯托克斯光功率；ｈ、ｋ分别为普朗克常数和波尔兹曼常数；Δｖ为拉曼频移量；Ｔ０为参考温度，ＰＡＳ（Ｔ）、ＰＳ（Ｔ）、ＰＡＳ（Ｔ０）、ＰＳ（Ｔ０）则分别表示的是在温度Ｔ和Ｔ０时刻的反斯托克斯光与斯托克斯光功率值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡一磊，徐大可，王媛媛，刘亮，张雷，杨春瑜，
申请(专利权)人：国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84
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