分布式光纤测温的基本原理

分布式光纤测温的基本原理

     根据后向散射原理，分布式光纤温度测量系统可分为三类：基于瑞利散射、基础拉曼散射和布里渊散射。目前，基于拉曼散射的分布式光纤温度测量系统曼散射的分布式光纤温度测量系统。其传感原理主要基于光纤时域反射(OTDR)原理和拉曼散射温度效应。光时域反射(OTDR)原理。

      由于光纤中折射率的微观不均匀性，激光脉冲在光纤中传输时会散射。从时间上看，入射光通过后向散射回光纤入射端所需的时间为t，激光脉冲通过光纤的距离为2L，其中v是光纤中光的传输速度，c是真空中光的速度，n是光纤的折射率。测量时间t，可以找出与光源L的距离。光纤反向拉曼散射温度效应。

      当激光脉冲从光纤的一端射入时，脉冲会沿着光纤传递。由于光脉冲与光纤中的分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，光脉冲在传递过程中的每一点都会反射光，反射中有一小部分反射光，方向与入射光方向正好相反。这种反射光的强度与光中反射点的温度有关。反射点的温度(光纤所在的环境温度)越高，反射光的强度就越大。利用这种现象，如果能测量光纤的反射光强度，就能计算出反射点的温度，这是用光纤测量温度的基本原理。分布式光纤温度测量系统的传感过程。

      分布式光纤温度测量系统的感知过程是：计算机控制一定重复频率的脉冲产生。一方面，脉冲激光调制产生一系列高功率光脉冲，同步脉冲将同步脉冲输入高速数据采集卡。光脉冲通过波分复用器的一个端口进入光纤，并在光纤的各个点反向散射，回到波分复用器。斯托克斯光和反斯托克斯光通过波分复用器的膜干和滤光片过滤，然后通过波分复用器的两个端口输出，再送到光电检测器(APD)和扩大器进行放大，将信号扩展到数据采集卡可以采集的范围。数据采集卡被存储和处理用于温度计算。