[发明专利]一种分布式光纤测温系统及测温方法

说明书

本发明公开了一种分布式光纤测温系统及测温方法，涉及光纤传感领域，包括激发光源、测试光源、波分复用器、控制与信号处理电路和测温光缆，控制与信号处理电路与激发光源、测试光源电连接；激发光源出射端与波分复用器连接，波分复用器合波端与测温光缆连接；各测试光源出光端连接一光衰减器，各光衰减器另一端连接一只环行器的一号端口，各环行器二号端口与波分复用器连接，各环行器三号端口对应连接一光探测器，控制与信号处理电路与各光探测器的输出端电连接。本发明采用了拉曼散射光传播损耗的在线测量方式，实现了分布式光纤测温系统对各类光缆的高适用性与灵活性，以及分布式温度的高精度测量；结构简单，集成度高，具有工程实用价值。

技术领域

本发明涉及光纤传感的领域，具体涉及一种分布式光纤测温系统及测温方法。

背景技术

分布式光纤温度传感技术主要利用了光学非线性效应中拉曼散射光信号的强度与温度的相关性，通过对光纤不同位置处激发产生的拉曼散射光信号进行探测与强度分析进而实现光纤不同位置处温度的测量。分布式光纤温度传感技术中的光纤即是传感器也是信息传输媒介，该技术具有传感器结构灵活、分布连续、监测距离长、工作温度高等特点，因此在消防与火灾预警、油井勘测等领域具有广泛应用前景。

分布式光纤温度传感技术是一种强度检测型的温度传感技术，测温斯托克斯拉曼散射光与反斯托克斯拉曼散射光在传感光纤中各位置点的传输损耗是影响分布式光纤温度测量准确性的重要因素，因此准确获悉测温拉曼散射光在传感光缆中的传播损耗参数是分布式光纤温度测量的重要一环，分布式光纤测温系统应用于未知传播损耗信息的传感光缆时将会产生温度测量的偏差。不仅如此，传感光缆的传播损耗系数也会在外界环境作用下改变，例如传感光缆受到挤、压、拉、扭等力学作用时将发生光纤结构的变形，这将引起光信号经过该位置点时传播损耗的改变，由于光纤传播的色散效应，测温拉曼散射光各成分光信号在该处传播时的传播损耗将会不同，从而导致分布式光纤测温精度的降低。因此如何快速准确获得测温拉曼散射光各成分在传感光缆中的实际传播损耗参数，提高测温系统对各类光缆的适用性，实现温度的高精度测量具有重要意义与应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种分布式光纤测温系统及测温方法，解决了传感光缆中测温拉曼散射光传播损耗参数获取不准确引起的温度测量偏差问题，提高分布式光纤测温系统对各类光缆的高适用性与灵活性，实现分布式光纤测温系统的高精度温度测量。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种分布式光纤测温系统，包括激发光源、至少二个测试光源、波分复用器、控制与信号处理电路和测温光缆，所述控制与信号处理电路分别与激发光源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；所述波分复用器的工作波长与激发光源及各测试光源的波长相对应，激发光源的出射端与波分复用器相同工作波长的端口连接，波分复用器的合波端与测温光缆连接；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。

作为优选的技术方案，所述测试光源有二个，分别为测试光源A和测试光源B，所述激发光源选用波长为1064nm或1550nm的脉冲激光器；根据激发光源的光波长，测试光源A与测试光源B选用的波长分别为850nm与1300nm或1450nm与1660nm，波分复用器选用的工作波长分别为850nm/1064nm/1300nm或1450nm/1550nm/1660nm。

一种分布式光纤测温方法，包括以下步骤：