[发明专利]一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统及方法

权利要求书

1.一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统，其特征在于，包括感温光纤、分布式光纤测温主机、温度标定系统和温度校正主机，所述温度标定系统用于对感温光纤首端和末端的温度进行标定，所述测温主机用于获取感温光纤沿线的温度分布数据，所述温度校正主机用于根据感温光纤首端、末端的温度数据对感温光纤沿线的温度分布数据进行校正；所述温度校正主机分别与测温主机、温度标定系统连接，所述测温主机与感温光纤首端连接；

所述测温系统的测温方法包括以下步骤：

通过测温主机获取感温光纤沿线的温度分布数据；

通过温度标定系统获取感温光纤首端和末端的实际温度数据；

根据感温光纤首端、末端的温度数据对感温光纤沿线的温度分布数据进行校正，获得感温光纤沿线的准确温度分布数据；

所述感温光纤沿线的温度分布数据是利用自发后向拉曼反斯托克斯光与斯托克斯光的功率比值得到的，计算公式为：

简化上式可得：

对上式两边同时取自然对数可得光纤沿线的温度分布数据为：

其中，P_AS、P_S分别为自发后向拉曼反斯托克斯光与斯托克斯光的功率；C为常数；K_AS、K_S分别为与光纤中反斯托克斯散射和斯托克斯散射界面有关的系数；λ_AS、λ_S分别为反斯托克斯光与斯托克斯光的频率；h为普朗克常数；Δv为拉曼频移；k为波尔兹曼常数；T为绝对温度；α_AS、α_S分别为反斯托克斯光和斯托克斯光在光纤中传输时的衰减系数；L为感温光纤上待测位置与光纤首端的距离；γ为量纲为K的常数；Δα为距离光纤首端L处的光纤损耗；

获得感温光纤沿线的准确温度分布数据的方法为：

设光纤首端温度为T₀，光纤末端温度为T₁，光纤末端与光纤首端的距离为L₁，由式(2)可得：

对上式两边分别同时取对数可得：

联立上式(6)、(7)可得距离光纤首端L处的温度T和损耗Δα；其中，Δα₁为光纤末端的损耗。

2.根据权利要求1所述的一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统，其特征在于，所述温度标定系统包括第一恒温装置和第二恒温装置；所述第一恒温装置设在感温光纤首端，所述第二恒温装置设在感温光纤末端；所述第一恒温装置、第二恒温装置分别与温度校正主机连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统，其特征在于，所述第一恒温装置/第二恒温装置包括恒温水浴箱，所述感温光纤的首端和末端分别置于两个恒温水浴箱内。

4.根据权利要求1所述的一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统，其特征在于，所述温度标定系统包括第一测温装置和第二测温装置；所述第一测温装置、第二测温装置分别设在感温光纤的首端和末端，分别用于监测感温光纤首端和末端的实际温度数据；所述温度校正主机分别与第一测温装置、第二测温装置连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于双端温度标定的分布式光纤测温系统，其特征在于，所述第一测温装置/第二测温装置包括温度传感器。