[实用新型]多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于分布式光纤传感测温领域，涉及多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器。该系统适用远程100km及以上需实时灾害监测场合。

技术背景

近年来，利用光纤分布式传感器实现在线实时预报现场的温度及其变化趋势基于操作简单、可应用于恶劣环境等优点获得了广泛的关注和研究。该类传感器利用光纤拉曼散射光強度受温度调制的效应和光时域反射原理实现温度的监控，可对石化工业，交通桥梁，隧道等进行安全健康监控和灾害的预报与监测。张在宣于2009年提出《全分布式光纤瑞利与拉曼散射光子应变、温度传感器》发明专利，利用对温度敏感的反斯托克斯散射光强与瑞利散射光强或斯托克斯散射光强的比来获得温度信息，该方法可以克服由于光源波动而导致的测量误差，但仅适用于中、短程100m-15km在线温度监测，不能完全满足近年来石油管道、传输电力电缆等对远程、超远程分布式光纤拉曼测温传感器的迫切需求。

本实用新型采用基于受激拉曼散射效应的拉曼频移器把测试光源从传统的窄带1550nm波段频移到宽谱1660nm波段，抑制了相干噪声的同时将传感光纤中带有温度信息的反斯托克斯散射光，移到1550nm光纤低损耗波段，提高了系统的信噪比。把拉曼放大效应融合到宽谱1660nm波段，使系统测试光能量最高增益达17dB，等同于提高了传感光纤长度约40km。融合了C波段光纤拉曼放大器，放大了1550nm波段的反斯托克斯拉曼光，最高增益可达25dB，提高了系统信噪比，降低了弱信号检查的难度。该测温系统具备测量距离远、测温精度高、系统解调简单等优点，适用于超远程100km全分布式光纤温度传感网，用来防止管道，隧道等各种可能的灾害。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器，可实现信噪比好、分辨率高的超远程100km分布式光纤测温功能。

本实用新型的技术解决方案如下：

多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器，包括光纤脉冲激光器，光纤分路器，由单模光纤和光纤滤光器组成的光纤拉曼频移器，延时光纤，光纤合波器，光纤波分复用器，光纤耦合器，拉曼激光器，传感光纤，两个光纤反射滤光器，光电接收模块，数字信号处理器和工控机。光纤分路器的输入端口与光纤脉冲激光器相连，两个输出端口分别与单模光纤、延时光纤相连；光纤合波器的两个输入端口与延时光纤、光纤滤光器相连，输出端口与光纤波分复用器的输入端口相连；光纤波分复用器有三个输出端口，COM输出端口与中心波长为1450nm的光纤反射滤光器输入端口相连，1660nm输出端口与光电接收模块(22)的一个输入端口相连，1550nm的输出端口与中心波长为1550nm光纤反射滤光器的输入端口相连；光纤耦合器的两个输入端口与中心波长为1450nm的光纤反射滤光器、拉曼激光器相连，输出端口与传感光纤相连。

本实用新型中，所提及的脉冲激光器的中心波长为1550nm，光谱宽度为0.2nm，激光脉冲宽度为10-30ns可调，峰值功率为1-100W可调，重复频率为500-800Hz可调；所提及的光纤分路器的分支比为80/20，光纤合波器的分支比为60/40；所提及的光纤拉曼频移器由800米单模光纤和光纤滤光器组成，其中滤光器的中心波长为1660nm，光谱带宽28nm，透过率98％，对1550nm激光的隔离度＞45dB；所提及的延时光纤长度为805-820米的普通单模光纤；所提及的光纤反射滤光器(20)的中心波长为1450nm，光谱宽度为0.5nm，反射率95％，对1450nm激光的隔离度＞45dB；光纤反射滤光器(21)的中心波长为1550nm，光谱宽度为0.5nm，反射率95％，对1550nm激光的隔离度＞45dB。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器，采用受激拉曼散射原理实现拉曼频移器、两个波段的拉曼放大器效应，采用自发拉曼散射效应实现全分布式光纤测温。不同波段的拉曼放大器起到两个作用：一是放大了系统光源的能量，增加了测温光纤长度；二是放大了反斯托克斯光强度，提高了系统信噪比，降低了弱信号检测的难度。与传统的光纤测温传感器相比，该系统测温距离远、测试精度高，结构简单。本实用新型适用于超远程需连续温度测量的场合，来防止管道，隧道等各种可能的灾害。

附图说明

图1是多拉曼散射效应融合的超远程光纤测温传感器结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步描述。