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光纤测温系统是一种利用光在光纤中传播的某种特性, 实现实时测量空间温度场分布的新技术, 对光纤沿线场所的温度进行分布式连续检测, 光纤本身就是温度传感器。分布式光纤测温主机( 简称光纤测温系统) 是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。该系统利用光时域反射( OTDR) 技术、激光拉曼光谱技术, 经波分复用器、光电检测器等对采集的温度信息进行放大、信号处理, 并将温度信息实时显示出来。

中心谱线为瑞利散射谱线, 低频一侧频率为( V 0-V) 、波长为 s 的谱线称为斯托克斯线( stokes) , 高频一侧频率为( V 0+ V) 、波长为 a 的谱线,称为反斯托克斯线( Anti- stokes) 。根据拉曼散射理论, 在自然拉曼散射条件下, 反斯托克斯光强 Ia 于斯托克斯光强 Is 的比值 R( r) 为R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT )。式中: h普朗克常数;c真空中的光速;k波尔兹曼常数;T温度。

光纤温度传感系统的结构

分布式光纤测温主机由激光二极管( LD) 和驱动器( DRIVER) 、光电检测器( APD) 和放大器组件( AMP) 、光纤传感回路( OFL) 和信号处理电路、计算机等组成。

为确保激光二极管功率及峰值波长的稳定,采用半导体在冷低温恒温槽冷却工作。激光脉冲通过耦合器入射到光纤传感回路, 并将光纤传感回路的背向散射回波采集回来, 通过波长甄别模块分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光电检测器组件为高灵敏、低噪声硅雪崩二级管组件 (APD) , 为了确保 APD 的稳定工作, 使其在低温恒温槽冷却工作。