光纖測(cè)溫系統(tǒng)是一種利用光在光纖中傳播的某種特性, 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的新技術(shù), 對(duì)光纖沿線場(chǎng)所的溫度進(jìn)行分布式連續(xù)檢測(cè), 光纖本身就是溫度傳感器。分布式光纖測(cè)溫主機(jī)( 簡(jiǎn)稱光纖測(cè)溫系統(tǒng)) 是一種用于實(shí)時(shí)測(cè)量空間溫度場(chǎng)分布的傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用光時(shí)域反射( OTDR) 技術(shù)、激光拉曼光譜技術(shù), 經(jīng)波分復(fù)用器、光電檢測(cè)器等對(duì)采集的溫度信息進(jìn)行放大、信號(hào)處理, 并將溫度信息實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。

中心譜線為瑞利散射譜線, 低頻一側(cè)頻率為( V 0-V) 、波長(zhǎng)為 s 的譜線稱為斯托克斯線( stokes) , 高頻一側(cè)頻率為( V 0+ V) 、波長(zhǎng)為 a 的譜線,稱為反斯托克斯線( Anti- stokes) 。根據(jù)拉曼散射理論, 在自然拉曼散射條件下, 反斯托克斯光強(qiáng) Ia 于斯托克斯光強(qiáng) Is 的比值 R( r) 為R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT )。式中: h普朗克常數(shù);c真空中的光速;k波爾茲曼常數(shù);T溫度。

光纖溫度傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

分布式光纖測(cè)溫主機(jī)由激光二極管( LD) 和驅(qū)動(dòng)器( DRIVER) 、光電檢測(cè)器( APD) 和放大器組件( AMP) 、光纖傳感回路( OFL) 和信號(hào)處理電路、計(jì)算機(jī)等組成。

為確保激光二極管功率及峰值波長(zhǎng)的穩(wěn)定,采用半導(dǎo)體在冷低溫恒溫槽冷卻工作。激光脈沖通過耦合器入射到光纖傳感回路, 并將光纖傳感回路的背向散射回波采集回來(lái), 通過波長(zhǎng)甄別模塊分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光電檢測(cè)器組件為高靈敏、低噪聲硅雪崩二級(jí)管組件 (APD) , 為了確保 APD 的穩(wěn)定工作, 使其在低溫恒溫槽冷卻工作。