分布式光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统是近年来发展起来的一种用于实时快速多点测温和测量空间温度场分布的传感系统。它是一种分布式的、连续的、功能型光纤温度测量系统。即在系统中，光纤不仅起感光作用，而且起导光作用。利用光纤后向拉曼散射的温度效应，可以对光纤所在的温度场进行实时的测量;利用光时域反射技术(OTOR)可以对测量点进行精确定位。如DTS2000 分布式光纤测温系统，可在一条2km长的光纤上实时监测2000个测址点，测温范围达到0- 370oC。

测温的物理基础

当光在光纤中传输时，与光纤中的分子、杂质等相互作用而发生散射。发生的散射有米氏散射、瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。其中拉曼散射是由于光纤中分子的热运动与光子相互作用发生能量交换而产生的。

具体地说，当光子被光纤分子吸收后会再次发射出来。如果有一部分光能转换为热能，那么将发出一个比原来波长大的光，称为Stokes光。相反，如果一部分热能转换为光能，那么将发出一个比原来波长小的光，称为Anti-Stokes光。拉曼散射光就是由这两种不同波长的Stokes 光和Anti-Stokes光组成的，其波长的偏移是由光纤组成元素的固有属性决定的，因此拉曼散射光的强度与温度有关。

分布式光纤测温系统原理框图

分布式光纤测温系统的基本框图如图2-83所示。在同步控制.单元的触发下，光发射器产生一个大电流脉冲，该脉冲驱动半导体激光器产生大功率的光脉冲，并注人激光器尾纤中。从激光器尾纤输出的光脉冲.经过光路藕合器进人放置在恒温槽中的光纤中，该光纤用于系统标定，之后再进人传感光纤，感受被测对象的温度场。当激光在光纤中发生散射后，携带有温度信息的拉曼后向散射光返回到光路藕合器中。光路祸合器不但可以将发射光直接藕合至传感光纤.而且可以将散射回来的不同与发射波长的拉曼散射光祸合至分光器。分光器分别由两个不同中心波长的光滤波器组成，分别滤出Stokes光和Anti-Stokes光，经接收机送人数据采集与处理单元。最后送人计算机进行温度的存储、显示和控制。