分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)

現(xiàn)有的基于拉曼散射原理的溫度測量儀器利用光的拉曼散射效應(yīng)來測量光纖內(nèi)的溫度值。溫度測量儀器發(fā)射激光信號在光纖中傳播，會(huì)反向反射回溫度測量儀器，通過反射回的信號中的斯托克斯信號及反斯托克斯信號可以確定光纖的溫度值。

光纖解調(diào)儀的工作原理

光纖溫度信號解調(diào)方法、裝置及光纖溫度解調(diào)儀，對斯托克斯信號及反斯托克斯信號對應(yīng)的電流信號的波形進(jìn)行調(diào)試，以消除斯托克斯信號及反斯托克斯信號的自身的差異對溫度的影響；根據(jù)調(diào)試后的斯托克斯信號及反斯托克斯信號的光通量計(jì)算溫度值，提高溫度值計(jì)算精度。

在測量光纖的溫度值時(shí)，首先發(fā)射激光信號至待測溫度的光纖中，激光信號在該光纖中傳播，由于光纖的非結(jié)晶材料在微觀空間的不均勻結(jié)構(gòu)，有一小部分光會(huì)發(fā)生散射。光纖中的散射光包括瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射，其中，拉曼散射光子中的斯托克斯光子和非斯托克斯光子中攜帶的為光纖的溫度值，是影響光纖溫度分辨率的主要因素。

由于接收到的從光纖中反射回的反射信號中包括瑞利散射光子信號、布里淵散射光子信號及拉曼散射光子信號。由于瑞利散射光子信號的頻譜范圍與布里淵散射光子信號的頻譜范圍、拉曼散射光子信號的頻譜范圍不同，那么，可將接收到時(shí)域的反射信號進(jìn)行傅里葉變換，得到頻域的反射信號

光纖溫度解調(diào)儀包括存儲器及處理器，存儲器可主要包括存儲程序區(qū)和存儲數(shù)據(jù)區(qū)，其中，存儲程序區(qū)可存儲操作系統(tǒng)、至少一個(gè)功能所需的應(yīng)用程序等；存儲數(shù)據(jù)區(qū)可存儲根據(jù)使用所創(chuàng)建的數(shù)據(jù)等。此外，存儲器可以包括高速隨機(jī)存取存儲器，還可以包括非易失性存儲器，例如至少一個(gè)磁盤存儲器件、閃存器件、或其他易失性固態(tài)存儲器件。用于運(yùn)行所述存儲器中所存儲的計(jì)算機(jī)程序以使所述光纖溫度解調(diào)儀執(zhí)行光纖溫度信號解調(diào)方法或光纖溫度信號解調(diào)裝置中各模塊的功能。

分布式光纖傳感技術(shù)

在分布式光纖傳感技術(shù)中，根據(jù)光纖的后向散射類型，可以分為基于瑞利散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)、基于布里淵散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)和基于拉曼散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)。基于瑞利散射的分布式光纖傳感系統(tǒng)大多被應(yīng)用于光纖的故障點(diǎn)檢測。基于拉曼散射的分布式光纖傳感技術(shù)只運(yùn)用于光纖沿線的溫度監(jiān)測。

分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)

分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)是利用光纖中的自發(fā)拉曼散射效應(yīng)，結(jié)合光時(shí)域反射技術(shù)(Optical Time Domain Reflectometry，OTDR)實(shí)現(xiàn)的可用于分布式、連續(xù)式、實(shí)時(shí)測量空間溫度場分布的一種新型傳感系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的電子溫度傳感器相比，分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)具有抗電磁干擾、耐高壓、精度高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于電力電纜溫度監(jiān)測、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測、大壩泄漏監(jiān)測等領(lǐng)域。 在分布式光纖拉曼測溫系統(tǒng)中，溫度解調(diào)方法是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光線沿線溫度檢測的最
關(guān)鍵技術(shù)。目前常用的溫度解調(diào)方法是利用反斯托克斯(anti-stokes)光作為信號通道，利用斯托克斯(stokes)光作為參考通道，通過光纖的stokes拉曼散射光時(shí)域曲線解調(diào)光纖的anti-stokes拉曼散射光時(shí)域曲線，解調(diào)光纖沿線處任一點(diǎn)的溫度信息。