[发明专利]适用于光纤分布式温度和应力传感装置的探测方法

摘要

本发明公开了一种适用于光纤分布式温度和应力传感装置的探测方法，光纤分布式温度和应力传感装置主要包括有光源(1)、鉴频器(2)、恒温温箱(3)这三个模块，各模块之间全部采用保偏光纤连接。本发明探测方法是基于光纤拉曼散射作为温度信息载波、布里渊散射作为应力信息载波、利用瑞利散射测定出射激光相对鉴频器频率并进行频率偏置的、利用Fabry－Perot标准具进行鉴频的、同时分布式传感温度和应力的直接探测方法。其结构简单，稳定性好，可避免相干检测时光源出射功率、光源出射频率、声光调制或电光调制频率的不稳定性都将直接引入测量误差，采用差分直接检测技术鉴频，对光源的频率漂移，信号强度的起伏不敏感。

主权项

1.一种适用于光纤分布式温度和应力传感装置的探测方法，其特征在于：所述光纤分布式温度和应力传感装置中的温度测定是以探测光纤(33)在光纤长度L处相对参考温度25℃的温度变化为ΔTR(L)=ΔIR(L)CRTΔTR(L),]]>式中，ΔI_R(L)是光纤长度L处的拉曼后向散射相对瑞利后向散射的功率比变化，C_R^T是温度响应系数；所述光纤分布式温度和应力传感装置中的应力测量为：(A)布里渊散射谱的频移是以探测光纤(33)所承受温度T和轴向应力ε的函数，记为υ_B(T，ε)，且υB(T,ϵ)=υB(T0,ϵ0)+CυT×(T-T0)+Cυϵ×ϵ,]]>式中，υ_B(T₀，ε₀)＝11.2GHz为参考温度T₀＝25℃和无应力状态ε₀＝0测得布里渊散射谱的频移量，C_υ^T是探测光纤(33)的布里渊频移的温度响应系数，且C_υ^ε是探测光纤(33)的布里渊频移的应力响应系数，且Cυϵ=0.077MHz/μϵ;]]>(B)布里渊散射谱宽是探测光纤(33)所承受温度T和轴向应力ε的函数，记为Δυ_R(T，ε)，且ΔυB(T,ϵ)=ΔυB(T0,ϵ0)+CbT×(T-T0)+Cbϵ×ϵ,]]>式中，Δυ_B(T₀，ε₀)＝71MHz为参考温度T₀＝25℃和无应力状态ε₀＝0测得布里渊散射谱的谱宽，C_b^T是探测光纤33的布里渊散射谱谱宽的温度响应系数，且C_b^ε是探测光纤33的布里渊散射谱谱宽的应力响应系数，且Cbϵ=0.058MHz/μϵ;]]>(C)采用差分测量技术，将温度的应力引起的布里渊散射谱的频移和谱展宽转变为布里渊散射信号在鉴频器(2)上的，通过测量该透过率达到反演应力信息；该反演过程与布里渊散射信号的强度无关，故将布里渊散射谱的峰值归一化；归一化后的布里渊后向散射谱函数记为S_B(υ，T，ε)，且S_B(υ，T，ε)＝Δυ_B(T，ε)²/{4[υ-υ_B(T，ε)]²+Δυ_B(T，ε)²}，式中，υ为入射光频率。