[发明专利]一种多通道分布式光纤测温装置及方法

说明书

本发明公开了一种多通道分布式光纤测温装置。它由硬件电路、激光器、探测器、波分复用器、激励光投送光纤、光纤耦合器和感温光纤组成。相应的提供一种多通道分布式光纤测温装置的测温方法。与传统分布式测温装置相比，该装置由激励光投送光纤和光纤耦合器代替了动作型光开关。所以该装置无运动器件，寿命长，有较好的抗震效果。

技术领域

本发明涉及光纤传感测温技术领域，特别的涉及一种多通道分布式光纤测温装置及方法。

背景技术

近年来，分布式光纤测温系统得到了快速发展。它是一种长距离实时测量感温光纤周围温度场的分布式传感器。该系统基于拉曼散射效应和OTDR(Optical Time DomainReflectometer光时域反射仪)技术实现。与传统的电温度传感器相比，分布式光纤测温系统具有灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰、易更换、寿命长等优点。基于上述优点，它可以广泛应用于地铁隧道、油气管道、电力电缆、煤矿巷道、石油储罐等温度监控和火灾报警中。但是现有多通道分布式光纤测温装置中都使用光开关与各通道感温光纤相连，实现光在多个通道之间的切换，如图1所示。传统结构无法根据感温光纤长度动态调整激励光功率。如果多个通道之间的感温光纤长度相差过大，为了避免受激拉曼散射的产生，短感温光纤工作的时候要调低输出光功率；为了增强末端信号的信噪比，长感温光纤工作的时候要调高输出光功率。除此之外，无论是马达型光开关还是MEMS型光开关，都是由运动元件组成，长期可靠性和抗震动能力都有隐患。

发明内容

本发明的目的是提出一种多通道分布式光纤测温装置及方法，使用激励光投送光纤和光纤耦合器代替光开关，消除运动元件切换寿命短、切换速度慢的缺陷，大幅提升测温装置的抗震动能力和可靠性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种多通道分布式光纤测温装置，包括硬件电路1、激光器2、探测器3、波分复用器4、激励光投送光纤5、光纤耦合器6、感温光纤7；

所述硬件电路1与激光器2和探测器3相连；激光器2和探测器3均与波分复用器4相连；激励光投送光纤5连通波分复用器4和光纤耦合器6；光纤耦合器6与感温光纤7相连；激励光投送光纤5、光纤耦合器6和感温光纤7数量根据具体所需通道数配置。

其中，所述硬件电路1的作用是同步和解调信号，激光器2产生作为激励源的脉冲激光，探测器3将光信号转为电信号，波分复用器4传递激励光和分离出信号光，激励光投送光纤5将激励光传送至各个测温区域，光纤耦合器6负责从激励光投送光纤5中分离出激励光给感温光纤7，感温光纤7负责对温度敏感量的产生。

进一步的，所述波分复用器4包括波分复用器激励光输入端口4.1、两个波分复用器信号光输出端口4.2和4.3、波分复用器激励光输出端口4.4；所述光纤耦合器6包括光纤耦合器输入端口6.1、光纤耦合器输出端口6.2、光纤耦合器输出端口6.3；所述激光器2与波分复用器激励光输入端口4.1相连；探测器3与两个波分复用器信号光输出端口4.2和4.3相连；激励光投送光纤5一端与波分复用器激励光输出端口4.4相连，另一端与光纤耦合器6的光纤耦合器输入端口6.1连接；光纤耦合器输出端口6.2与感温光纤7相连；光纤耦合器输出端口6.3与下一个测温区域光纤耦合器的光纤耦合器输入端口6.1相连。

进一步的，所述光纤耦合器6有光强调节功能，通过调节光纤耦合器6输出端的耦合比改变到达感温光纤7的激励光强大小。

进一步的，所述光纤耦合器6不同输出端的耦合比由感温光纤7长度决定；感温光纤7所需激励激光的强度与其长度成正比。

进一步的，在每个光纤耦合器6的出射端口，与之相连的激励光投送光纤5长度大于与之相连的感温光纤7长度。以保证不同测温区域的信号不发生混叠。

进一步的，激励光投送光纤5和感温光纤7为单模光纤、多模光纤、保偏光纤或者光子晶体光纤。