[实用新型]一种分布式光纤测温系统

说明书

本实用新型涉及一种分布式光纤测温系统。包括嵌入式计算机、数字信号处理器、现场可编程逻辑门阵列、双通道模数转换器和时钟电路，数字信号处理器与嵌入式计算机电连接，现场可编程逻辑门阵列同时与数字信号处理器和双通道模数转换器电连接，时钟电路与双通道模数转换器电连接；还包括激光器、光波分复用器、基准光纤环以及测量光纤，激光器与现场可编程逻辑门阵列电连接，激光器安装在光波分复用器的光波输入端口，基准光纤环和测量光纤与光波分复用器的两个光波输出端口连接；还包括两个雪崩光电二极管和两个放大器，两组雪崩光电二极管和放大器分别位于光波分复用器的光波回馈端口与双通道模数转换器的输入端口之间。本实用新型温度测量精确。

技术领域

本实用新型属于测温设施技术领域，尤其涉及一种分布式光纤测温系统。

背景技术

分布式光纤测温系统是温度测量技术中的一种，其原理是拉曼散射和光时域反射技术，可以实现温度和距离的测定。具体地，拉曼反射是依据光在光纤中传播的过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或者吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克丝光和一个波长较短的斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号拨动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集，光纤测温的原理是依据后向拉曼散射效应。

光时域反射技术是对空间分布的温度实现空间测量的理论基础，激光脉冲在光纤中传输时，在时域里入射光经过背向散射返回到光纤入射段所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走的过的路程为2L，则2L＝V*t，V＝c/n，其中V为光在光纤中传输的速度，c为真空中的光速，n为光纤折射率。公式中，k为玻尔兹曼常数，h为普朗克常数，c为真空中的光速，v₀为入射光频度，T₀为绝对温度。由公式看出，要得知光纤所处环境的实时温度T，必须知道T₀，所以系统中引入一段定标光纤，对于固定的温度(控温模块定标温度)有可以看出，温度信息T只是与光纤固定参数以及定标温度有关的量。对温度测量点的空间定位是通过光时域反射技术实现的，当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生向后散射。则根据公式2L＝V*t，V＝c/n可以计算得到。因此，利用光时域反射技术可以确定沿光纤温度场中每个温度采集点的位置及异常温度点、光纤故障点、断点的距离定位信息。

现有的光纤测温仪采用了上述原理，通过将光纤布设在测温区实现对光纤通路上温度的测量。现有的分布式光纤测温系统一般对温度的测量精度较低，由于拉曼散射光信号极其微弱，信号的信噪比很低，因此若不能对信号进行可靠增强处理，通常无法进行数字信号的精确获取，这也导致了测温精度差的问题。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种温度测量精确的分布式光纤测温系统。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种分布式光纤测温系统包括嵌入式计算机、数字信号处理器、现场可编程逻辑门阵列、双通道模数转换器和时钟电路，数字信号处理器与嵌入式计算机电连接，现场可编程逻辑门阵列同时与数字信号处理器和双通道模数转换器电连接，时钟电路与双通道模数转换器电连接；还包括激光器、光波分复用器、基准光纤环以及铺设在监测现场的测量光纤，激光器与现场可编程逻辑门阵列电连接，激光器安装在光波分复用器的光波输入端口，基准光纤环和测量光纤与光波分复用器的两个光波输出端口连接；还包括两个雪崩光电二极管和两个放大器，其中一组雪崩光电二极管和放大器位于光波分复用器的一个光波回馈端口与双通道模数转换器的一个输入端口之间，另一组雪崩光电二极管和放大器位于光波分复用器的另一个光波回馈端口与双通道模数转换器的另一个输入端口之间。