[实用新型]一种双向四通道耦合的分布式光纤拉曼测温系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双向四通道耦合的分布式光纤拉曼测温系统，属于光纤测量技术领域。

背景技术

温度传感是光纤传感技术中较为活跃的开发领域之一。传统的单点移动式或由多个单点组成的准分布式测量方式存在难于安装、难于布线、难于维护等缺点，这种监测方法只检测探头接触点，测温范围较小；传统的检测系统的传感器易受电磁干扰，系统可靠性较低，易受外界环境如传输通道等的影响。而完全分布式温度传感器是有效的方法，光纤既可以传输信号，其本身也是传感器，实现在线实时监测和预报，可大大降低获取信息的成本，分布式测温检测范围较大，不受电磁干扰，系统简单安全。

分布式光纤温度传感器已成了目前世界上最先进、最有效的连续分布温度监测系统，广泛应用于电力装置的温度监测、水利工程的渗漏和温度监控、石油化工领域的泄露和温度监控、空间场所的温度监控和火情监测、地下探测等等。

现有的拉曼测温系统进行状态检测，测量精度不高。例如在对电缆实时监测时，电缆某点出现故障局部温度升高，不能快速准确定位温度和位置。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种双向四通道耦合的分布式光纤拉曼测温系统，可以有效监测，快速准确地定位和测量温度。

本实用新型技术解决方案：一种双向四通道耦合的分布式光纤拉曼测温系统，包括：宽带光源1、双向四通道光纤耦合器2、单模光纤3、第一分光器4、第二分光器5、第一光电探测电路6、第二光电探测电路7、第三光电探测电路8、信号采集卡9和计算机10；其中双向四通道光纤耦合器2的一个通道作为传输通道，传输光信号，另三个通道分别作为斯托克斯通道、反斯托克斯通道和瑞利通道，分别耦合回背向斯托克斯散射光、背向反斯托克斯散射光和背向瑞利散射光；宽带光源1的输出连接至双向四通道光纤耦合器2的耦合输入端口，即A端口；双向四通道光纤耦合器2的传输端口，即C端口接至单模光纤3，双向四通道光纤耦合器2的耦合输出端口，即B端口连接第一分光器4；第一分光器4的两个输出分别接至第一光电探测电路6和第二分光器5；第二分光器5的输出分别接至第二光电探测电路7和第三光电探测电路8；第一光电探测电路6、第二光电探测电路7和第三光电探测电路8均与信号采集卡9相连，信号采集卡9输出连接至计算机10。

宽带光源1发出的宽带光到达双向四通道光纤耦合器2，由双向四通道光纤耦合器2的一个通道传输光信号经过单模光纤3并在其中传播，另外三个通道，即斯托克斯通道、反斯托克斯通道和瑞利通道分别背向斯托克斯散射光、背向反斯托克斯散射光以及背向瑞利散射光耦合回双向四通道光纤耦合器2后由B端口输出，输出的光经过第一分光器4分成两束光，其中一束光经滤波滤掉斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光后留下瑞利散射光，然后瑞利散射光由第一光电探测电路6接收；另外一束光通过第二分光器5再次被分为两束，经滤波滤掉瑞利散射光后得到斯托克斯光和反斯托克斯光，斯托克斯光和反斯托克斯光分别由第二光电探测电路7和第三光电探测电路8接收，上述三路光经三个光电探测电路后转化为电信号，由信号采集卡9采集，之后由计算机10处理，解调出温度和位置信息并显示。

所述第一分光器4的分光比为50：50。背向拉曼散射光到达第一分光器4后分出强度相等的两束光，一束滤掉斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光，留下瑞利散射光用于位置的解调；另一束光滤掉瑞利散射光，留下斯托克斯散射光和反斯托克斯散射光用于温度的解调。

所述第二分光器5的分光比为80：20。由于反斯托克斯散射光承载着主要的温度信息，所以第二分光器5分出80%的反斯托克斯散射光，剩下20%的斯托克斯散射光用来作对比以消除系统的不良影响。

所述第一光电探测电路6、第二光电探测电路7和第三光电探测电路8采用半导体InGaAs PIN型光电二极管电路。

所述宽带光源1为ASE宽带光源，中心波长1550nm，3dB带宽30nm。

所述单模光纤3的线路损失系数为0.20。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

（1）本实用新型采用了双向四通道光纤耦合器和单模光纤，利用斯托克斯通道和反斯托克斯通道解调温度信息，利用瑞利通道解调位置信息，两者结合可以有效监测，快速准确的将故障点锁定在较小的范围内，实时温度，工作人员及时解决问题，具有较强的实用性。