[发明专利]一种多模光纤、其应用及测温系统

说明书

本发明公开了一种多模光纤、其应用及测温系统。所述多模光纤包括芯层和包覆在其外的包层；所述芯层半径为23.75～26.25μm，芯层折射率剖面为渐变型折射率分布，折射率分布指数α为1.80～1.89，芯层相对折射率差值△1％为1.0％～1.15％，其熔接损耗小于或等于0.08dB。其应用于中长距离分布式测温系统，所述系统测温距离达到10km至27km。所述系统包括脉冲光源、波分复用器、雪崩二极管、数据采集装置、上位机以及所述的测温多模光纤。本发明提供的多模光纤测温空间分辨率强、测温精度高、距离长。本发明提供的测温系统，结构简单,信噪比高,结果精确。

技术领域

本发明属于测温多模光纤领域，更具体地，涉及一种多模光纤、其应用及测温系统。

背景技术

温度的测量与控制在航天、材料、能源、冶金等领域都占有极其重要的地位。分布式光纤测温是目前新兴的接触式测温技术，其使用光纤作为温度信息的传感和信号传输的载体，具有连续测温、分布式测温、实时测温、抗电磁干扰、本征安全、远程监控、高灵敏度、安装简便、长寿命等特点，广泛应用于管道、隧道、电缆、石油石化、煤矿等行业。

分布式光纤测温系统将拉曼散射原理和光时域反射技术集合，通过采集光纤中携带温度信息的后向自发拉曼散射中的反斯托克斯光作为信号通道，同时采集的斯托克斯光或瑞利散射光作为对比通道，经光电转换及模数转换后通过数据处理还原出沿光纤的温度场分布。分布式光纤测温系统的关键性能参数包括温度分辨率，空间分辨率，测温长度，单次测量时间等。空间分辨率是分布式光纤测温系统中的一个重要指标，它是指测温系统光纤的最小感温长度，具体可表述为：当某一段测温光纤处于温度阶跃变化时，测温光纤的温度响应曲线由10％上升到90％时所对应的响应距离。

现有的分布式光纤测温系统，其传感光纤通常采用的是通信用多模光纤。多模光纤具有大的模场面积和高拉曼增益系数，易于通过自发拉曼散射获得光纤沿线的温度信息。但是通信用多模光纤的劣势在于光纤的损耗较大，为获得更高的空间分辨率，往往采用选择传导性更佳的工作波长并针对该工作波长对多模光纤进行参数优化，例如中国专利文献CN102539015A中提到的传感光纤。

然而，更重要的是由于多模光纤模间色散(模式差分群时延)引入的脉冲光源的脉宽展宽导致更长距离传感的空间分辨率不足，这在需要较高空间分辨率的温度测量场景下实际上限制了光纤的传感距离，导致测温长度不足。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测温多模光纤、其应用及测温系统，其目的在于通过对光纤参数的选择实现工作波段、反斯托克斯拉曼散射光(1450nm)和斯托克斯拉曼散射光(1660nm)光衰明显降低，由此解决现有技术分布式测温光纤，传感距离有限、测温长度不足的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种测温多模光纤，包括芯层和包覆在其外的包层；所述芯层半径为23.75～26.25μm，芯层折射率剖面为渐变型折射率分布，折射率分布指数α为1.80～1.89，芯层相对折射率差值△1％为1.0％～1.15％，其熔接损耗小于或等于0.08dB。

优选地，所述测温多模光纤，其数值孔径为0.190～0.205。

优选地，所述测温多模光纤，其芯层材质为锗/氟共掺体系的SiO₂石英玻璃。

优选地，所述测温多模光纤，其包层材质为高纯石英玻璃。

优选地，所述测温多模光纤，其包层半径62.0～63.0μm。

优选地，所述测温多模光纤，其芯层半径为24.5～25.5μm，折射率分布指数α为1.84～1.86，所述测温多模光纤数值孔径为0.195～0.200。