[发明专利]拉曼光纤温度传感系统及其噪声补偿方法

权利要求书

1.一种拉曼光纤温度传感系统的噪声补偿方法，其特征在于，包括：

将采集光纤上同一点在不同测量温度下斯托克斯光与反斯托克斯光的比值与的比值N₀(T)看作恒定常数与噪声补偿函数的乘积；

N₀(T)＝A*exp(B/T)

上式中，P_as、P_s分别为斯托克斯光、反斯托克斯光信号测量值；

选取两测温参考段，借助两参考段的测量数据来求解系数B；具体包括：将两温度参考段放置于不同温度的环境中，分别记为T₁、T₂，两参考段的反斯托克斯光与斯托克斯光信号的比值各记为γ₁、γ₂；则有：

上式中，h为普朗克常数，k为波尔兹曼常量，Δ_v为拉曼频移；

得到系数B后，对光纤上每个点，得到温度解调公式如下：

上式中，T为测量点温度值，T₀为温度参考点热电偶所测温度，B为矫正系数，α_s、α_as分别为反斯托克斯光、斯托克斯光的传输损耗系数，l为测量点距接收器端的距离，γ、γ₀分别为待求解测量点、温度参考点的反斯托克斯光信号与斯托克斯光信号的比值；

所述的拉曼光纤温度传感系统的噪声补偿方法，还包括结合光纤距离损耗系数，实现对整体光纤段测量结果的数据矫正；其中，对传输损耗系数(α_s-α_as)进行求解如下：

将光纤测温段整体置于室温，采集比值数据随距离呈现衰减趋势，此时光纤段测量数据是只与距离有关的指数函数，光纤上各点所采集得到的比值信号表示为：

其中，X指在此温度下光纤自发拉曼散射生成的比值信号的值，用最小二乘拟合从而求解距离损耗系数；且在不改变布线环境下认为光纤的测温距离损耗系数为定值；

对应的，优化后的温度解调公式如下：

上式中，l₀为参考光纤段距接收器端的距离。

2.一种拉曼光纤温度传感系统，其特征在于，包括高速脉冲光源、数据采集器、光耦合器、分光器、雪崩光电二极管电路、放大电路、数据采集卡及PC机；其中：高速脉冲光源经数据采集器同步控制下向光纤中发射高速脉冲光，并经光耦合器后进入光纤；注入光纤的脉冲光会在经过各点时形成自发拉曼散射，产生的后向散射光经分光器后由波分复用环节分离出斯托克斯光及反斯托克斯光，二者经雪崩光电二极管电路及放大电路后被数据采集卡所采集进而将数据转发给PC机，供PC机执行如权利要求1所述方法的数据处理。