分布式光纖測溫的原理-分布式光纖測溫的發(fā)展簡介

分布式光纖測溫的原理

主要包括拉曼散射測溫、光時域反射定位原理、載流量評估的原理。福州華光天銳提供了分布式光纖測溫系統(tǒng)的特點，以及系統(tǒng)結構、系統(tǒng)功能，測溫主機與測溫光纖的作用和分布式光纖測溫系統(tǒng)的安裝技術。

20世紀80年代初，英國南安普敦大學（University of Southampton）Rogers 教授等人利用了光時域反射器（Optical Time Domain Reflectometer ，OTDR）原理實現(xiàn)對沿空間分布的溫度量進行測量。1983 年，全球首臺分布式光纖測溫系統(tǒng)誕生，該系統(tǒng)當時使用的還是
使用液體纖芯。1985 年，基于半導體激光器的突破性發(fā)展，Hartog 教授和 Payte 教授分別利用其作為與傳統(tǒng)光源不同的新型光源，并在此基礎上成功研發(fā)出了具備精確溫度測量功能的分布式光纖溫度傳感器，這套系統(tǒng)在長度為 1km 的光纖上取的了空間分辨率為 7.5m、溫度分辨率為 1℃的成果。
1993 年，Kurashima 教授等人為了更好地實現(xiàn)分布式光纖傳感對溫度的檢測，首次將相干檢測法與基于布里淵光時域反射技術相結合，并在長度為 11.57km 的光纖上取得了 10m的空間分辨率、3℃的溫度分辨率的實驗結果。英國的 T.P.Newson 教授等人實現(xiàn)的分布式測量用了直接檢測的方法，這與之前的間接地相干檢測有所不同。在他們的實驗中，在長度為 15km 的光纖上成功獲得了 10m 的空間分辨率以及 4℃的溫度分辨率，這是直接檢測方法的重大突破。
1928 年，印度科學家拉曼（Raman）教授在自己的實驗中發(fā)現(xiàn)：當光子與氣體或流體分子發(fā)生碰撞時，在入射光頻率的兩端會出現(xiàn)新的譜線，這一現(xiàn)象被稱為并合散射效應，出現(xiàn)的新的譜線即拉曼散射光譜，他隨后提出了基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感器，為光纖溫度測量技術的進展做出了重大貢獻。1985 年，英國團隊首次成功在實驗中實現(xiàn)了采
用拉曼散射的分布式溫度測量技術。自此以來，來自全球各地的相關研究人員在他們的研究基礎上逐步展開了基于拉曼散射的溫度傳感系統(tǒng)的實驗與研究。

分布式光纖測溫簡介

分布式光纖傳感技術是以光為載體，利用光的強度、相位等的變化來測量外界被測量（如應變、壓力、溫度或者傾角等）的一種新型傳感技術。
光纖作為核心元件，它既是傳導光的元件，又是被測量感受元件。
光纖在使用中，具有價格低廉、抗拉伸、抗壓力、損耗小等特點，既可以在狹長環(huán)境、小范圍場景進行使用，也可在長距離、大范圍進行傳感；同時，以光作為光纖的傳感信號，不易受電磁干擾，更可在強電磁場區(qū)域使用。因此，光纖傳感技術具有更使用的優(yōu)勢。
拉曼散射原理
入射光在進入光纖中傳播時，受到光纖本體材料分布不均與、結構分布不規(guī)整等影響，傳播方向具有很大隨機性，出現(xiàn)光的散射現(xiàn)象，而分布式光纖傳感器，正是在此現(xiàn)象的基礎上，通過感應技術，實現(xiàn)溫度信號的精準反饋。

分布式光纖溫度傳感器的工作原理

主要有以下三種：
（1）利用拉曼散射原理進行感應的分布式光纖傳感器；
（2）利用背向瑞利散射原理進行感應的分布式光纖傳感器；
（3）利用布里淵散射原理進行感應的分布式光纖傳感器。
其中，相對于傳統(tǒng)測溫方法往往只能進行單點測量的不足，分布式光纖測溫系統(tǒng)充分利用了拉曼散射原理，無論在距離長度、監(jiān)測范圍、精確定位等方面均有極大提升，并且將光信號作為傳輸信號，克服了傳統(tǒng)測溫在易燃易爆、強電磁千擾等環(huán)境下無法正常工作的缺點。因此，基于拉曼散射原理的分布式光纖測溫系統(tǒng)在世界上具備一定先進性與有效性。 瑞利散射是光與物質發(fā)生的彈性散射，其波長、頻率不發(fā)生變化，對溫度不敏感。拉曼散射光中的斯托克斯光對溫度不敏感，反斯托克斯光的強度則隨溫度變化。