[发明专利]一种分布式光纤测温系统及测温方法

权利要求书

1.一种分布式光纤测温系统，其特征在于：包括激发光源(1)、至少二个测试光源、波分复用器(10)、控制与信号处理电路(11)和测温光缆(12)，所述控制与信号处理电路(11)分别与激发光源(1)及各测试光源电连接，用于输出脉冲调制信号以产生脉冲激发光；所述波分复用器(10)的工作波长与激发光源(1)及各测试光源的波长相对应，激发光源(1)的出射端与波分复用器(10)相同工作波长的端口连接，波分复用器(10)的合波端与测温光缆(12)连接；各测试光源的出光端对应连接一只光衰减器，各光衰减器的另一端对应连接一只环行器的一号端口，各环行器的二号端口同波分复用器(10)上与对应测试光源波长相同的工作端口连接，各环行器的三号端口对应连接一只光探测器，控制与信号处理电路(11)与各光探测器的输出端电连接，从而同步采集各光探测器输出的拉曼散射光信号和瑞利散射光信号。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤测温系统，其特征在于：所述测试光源有二个，分别为测试光源A(2)和测试光源B(3)，所述激发光源(1)选用波长为1064nm或1550nm的脉冲激光器；根据激发光源(1)的光波长，测试光源A(2)与测试光源B(3)选用的波长分别为850nm与1300nm或1450nm与1660nm，波分复用器(10)选用的工作波长分别为850nm/1064nm/1300nm或1450nm/1550nm/1660nm。

3.一种分布式光纤测温方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将激发光源(1)与波分复用器(10)中相同工作波长的端口连接；将测试光源A(2)的光输出端与光衰减器A(6)的输入端连接，光衰减器A(6)的输出端与环行器A(8)的一号端口连接，环行器A(8)的二号端口同波分复用器(10)中与测试光源A(2)波长相同的端口连接，环行器A(8)的三号端口与光探测器A(4)的光输入端连接；将测试光源B(3)的光输出端与光衰减器B(7)的输入端连接，光衰减器B(7)的输出端与环行器B(9)的一号端口连接，环行器B(9)的二号端口同波分复用器(10)中与测试光源B(3)波长相同的端口连接，环行器B(9)的三号端口与光探测器B(5)的光输入端连接；将波分复用器(10)的合波端与测温光缆(12)连接；将光探测器A(4)、光探测器B(5)的输出端分别与控制与信号处理电路(11)电连接；

2)通过控制与信号处理电路(11)向激发光源(1)输出脉冲调制信号实现脉冲激发光的产生，并同步对光探测器A(4)与光探测器B(5)输出的拉曼散射光信号进行采集；

3)通过控制与信号处理电路(11)向测试光源A(2)与测试光源B(3)输出脉冲调制信号实现脉冲激发光的产生，并同步对探测器A(4)与光探测器B(5)输出的瑞利散射光信号进行采集；

4)控制与信号处理电路(11)对采集的拉曼散射光信号与瑞利散射光信号采用多次采集与累加平均，获得测温光缆(12)不同位置处与温度相关的相对强度信息；

5)控制与信号处理电路(11)根据不同温度下的相对强度标定数据对获得相对强度结果通过插值、拟合的方式完成对温度的解算。

4.根据权利要求3所述的分布式光纤测温方法，其特征在于：所述激发光源(1)选用波长为1064nm或1550nm的高速脉冲激光器；根据激发光源(1)的波长，测试光源与波分复用器(10)的工作波长也做相应选择；激发光源(1)波长选用1064nm时，测试光源A(2)与测试光源B(3)的波长分别为850nm与1300nm，波分复用器(10)选用的工作波长为850nm/1064nm/1300nm；激发光源(1)波长选用1550nm时，测试光源A(2)与测试光源B(3)的波长分别为1450nm与1660nm，波分复用器(10)选用的工作波长为1450nm/1550nm/1660nm。

5.根据权利要求3所述的分布式光纤测温方法，其特征在于：所述光探测器A(4)与光探测器B(5)选用雪崩二极管。

6.根据权利要求3所述的分布式光纤测温方法，其特征在于：所述控制与信号处理电路(11)对激发光源(1)、测试光源A(2)与测试光源B(3)的调制及相应信号探测采集的控制采用交替轮换工作的方式。

7.根据权利要求3所述的分布式光纤测温方法，其特征在于：步骤4)中，对累加平均后的瑞利散射光信号取平方根运算操作、拉曼散射光与相应波长瑞利散射光相比、反斯托克斯拉曼光信号与斯托克斯拉曼散射光信号比较的处理方法。