[实用新型]带有自动补偿功能的单端口分布式光纤温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤温度传感器，具体说是一种带有自动补偿功能的单端口分布式光纤温度传感器。 

背景技术

分布式光纤温度传感器系统（DTS）的原理是基于拉曼(Raman)非线性背向散射，即在强大脉冲光的作用下，光纤内部会产生两个新的光频：反斯托克斯（anti-stokes）和斯托克斯（stokes）。这两个新的光频处于原信号光频的左右（相距数十纳米）。Stokes频率上的信号对光纤上的温度不太敏感，而Anti-Stokes频率上的信号对光纤上的温度比较敏感。这样这两个新频率上的信号比就反应了光纤的温度变化。在系统中光纤既是传输介质又是传感介质，光纤所处空间各点的温度场调制了光纤中的背向Raman反斯托克斯光的强度，经波分复用器和光电检测器采集了空间温度信息，再经信号处理，系统解调后将温度信息实时从噪声中提取出来。同时利用光纤中光波的传播速度和背向光回波的时间间隔，对所测温度点进行定位。 

如图1所示，现有的双端口DTS系统通过对传感光纤两个端口分别测量温度曲线，然后对两组数据进行叠加处理，得出最后的温度随光纤距离的分布曲线，由于是双端口测量，可以对光纤在反斯托克斯（anti-stokes）和斯托克斯（stokes）频率上的光学损耗进行自动补充，但是其测量长度仅为传感光纤长度的一半。 

如图2所示，为单端口DTS系统，其测量长度与传感光纤长度一致，即可以达到双端口DTS系统的一倍，但是单端口DTS系统仅含有一个参考光纤温度环，故不能对光纤上的非均匀波长损耗进行补偿。另外，后来又出现了一些具备自动补偿功能的单端口DTS系统，但是这些单端口DTS系统的光路非常复杂，造价十分昂贵，检测程序也很繁琐。 

发明内容

发明目的：本实用新型的目的在于克服现有单端口分布式光纤温度传感器的缺陷，提供一种在保持原有测量距离不变的情况下，既能对波长损耗进行补偿，而且结构简单的带有自动补偿功能的单端口分布式光纤温度传感器。 

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案： 

一种带有自动补偿功能的单端口分布式光纤温度传感器，它包括激光脉冲光源、光开关和传感光纤，在激光脉冲光源与光开关之间设有一号波分复用器和二号波分复用器，一号波分复用器、二号波分复用器分别连接第一光电检测器、第二光电检测器，第一光电检测器和第二光电检测器连接数据采集与处理装置，传感光纤的起始端与光开关 相连，在传感光纤与光开关之间设有参考光纤温度环；在二号波分复用器和光开关之间设置三号波分复用器，所述三号波分复用器连接光纤检测装置；所述传感光纤的末端与单模光纤光栅相连。 

在本实用新型中，进一步的，在传感光纤与单模光纤光栅之间设置光纤渐变器。如果所用光纤为多模光纤的话，该光纤渐变器使多模光纤到单模光纤光栅之间的模式损耗降低最小。 

在本实用新型中，所述的光纤检测装置为光谱分析仪或波长-电压信号转换器。 

有益效果：本实用新型是在现有单端口光纤分布式光纤温度传感器的基础上，在传感光纤的末端加装了单模光纤光栅，在光开关前加装光谱分析仪和相应的波分复用器，单模光纤光栅的波长会随传感光纤的温度变化产生一定的漂移量，光纤检测装置或波长-电压信号转换器就可通过返还的光脉冲，检测到光波长的变化，从而知道传感光纤末端的参考温度，这样就可获知传感光纤两端的参考温度，对整个传感光纤的温度测量进行自动补偿。另外，现有的具备自动补偿功能的单端口DTS系统的光路非常复杂，检测程序很也繁琐，而本实用新型的结构简单、成本低廉，实用方便。 

附图说明

图1为现有的双端口光纤分布式光纤温度传感器的结构示意图； 

图2为现有的单端口光纤分布式光纤温度传感器的结构示意图； 

图3为本实用新型的结构示意图。 

图1、2、3中，激光脉冲光源1、一号波分复用器2、二号波分复用器3、第一光电检测器4、第二光电检测器5、数据采集与处理装置6、光开关7、参考光纤温度环8和传感光纤9、三号波分复用器10、光纤检测装置11、光纤渐变器12、单模光纤光栅13。 

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。