1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽省光子器件与材料重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 环境科学与光电技术学院, 合肥 230026
3 University of Strathclyde, Department of Electrical and Electronics Engineering, United Kingdom
结合基于喇曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理及温度解调过程, 研究和分析了温度测量产生误差的主要原因.采用拟合修正的方法来解决斯托克斯光和反斯托克斯光传输损耗差异以及光纤弯曲、应力等附加损耗对系统的影响; 采集光纤起始端同一位置3个不同温度的信号值求解非线性方程组, 实现了对探测器暗电流引起的测量误差的修正.实验结果表明: 经过修正的传感器在900 m位置的温度测量误差平均值从8.0℃降到0.37℃, 整条光纤的温度测量误差平均值≤±0.6℃.
光纤光学 分布式光纤温度传感器 喇曼散射 光纤损耗 温度修正 Fiber optics Distributed optical fiber temperature sensor Raman scattering Fiber attenuation Temperature calibrattion
1 吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春130061
2 国土资源部地质环境监测技术重点实验室, 河北 保定 071051
在研究拉曼散射原理及其应用技术的基础上, 开发了一种分布式结构的光纤测温系统。通过对光纤的拉曼散射光谱信息进行解调处理, 实现了全光纤的分布式温度检测。系统达到的温度分辨率为0.3℃, 空间分辨率为3m, 最大测量距离为6000m。相关的实验室和野外试验结果表明, 该系统的主要性能指标能够满足实际工程的使用要求。
拉曼散射 分布式光纤温度传感器 光时域反射 斯托克斯光 反斯托克斯光 Raman scattering distributed optical fiber temperature sensor optical time-domain reflectometer (OTDR) Stokes scattered light anti-Stokes scattered light
在基于瑞利散射和布里渊散射强度解调的分布式光纤布里渊温度传感系统中，为了抑制系统温漂和光纤中的应力等噪声因素影响，提出了采用最近已知温度分布曲线来解调待测温度分布曲线的新方法，并在设计的传感系统中进行了实验。实验结果表明，采用该解调法的分布式光纤布里渊温度传感系统能有效提高测温精度和稳定性，降低了系统的成本。系统的测温精度达到±0.09 K。
瑞利散射 布里渊散射 分布式光纤温度传感器 解调法 Rayleigh scattering Brillouin scattering distributed optical fiber temperature sensor demodulation method
上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室, 上海 200072
基于菲涅耳反射原理和光时域反射(OTDR)技术,提出了一种新型的、结构简单的准分布式光纤温度传感器。传感器由两个端面抛光的光纤对接构成,并在两端面间隙中填充温敏材料。传感器周围温度变化改变温敏材料的折射率,从而引起菲涅耳反射强度的变化。将三个传感头串联,利用OTDR探测各传感器菲涅耳反射的微弱变化实现温度传感和传感器定位。在-30～80 ℃范围内,随着温度升高,该系统各个传感头的菲涅耳反射强度单调增大,且温度传感特性具有良好的重复性,同时具有极低的附加损耗。
光纤光学 传感器 准分布式温度传感器 光时域反射 菲涅耳反射
针对1．55μm喇曼滤波器的隔离度不高的情况，提出了抑制背景噪声、热漂噪声积累、瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光的喇曼温度传感器的强循环解调方法。提高了系统的灵敏度、温度测量精度和稳定性；取消了恒温槽，降低了系统成本。实验表明，该解调方法使温度测量精度达到±0．05℃。
散射 喇曼 瑞利 分布式光纤温度传感器 scattering Raman Rayleigh distributed optical fiber temperature sensor
激光拉曼型分布光纤温度传感器系统是一种用于实时测量空间温度场分布的光纤传感系统，在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体。本文讨论了系统的工作原理、设计思想、系统的结构，在系统中采用了光纤的光时域反射(OTDR)技术，背向光纤激光自发拉曼光谱技术，双波长、双通道光电检测和自校正技术，高速瞬态采样平均技术。在1 km传感光纤上采样200点并能对测温点定位；在0～120 ℃范围内测温不确定度上±2 ℃；测温分辨率0.1 ℃。
分布光纤温度传感器 光纤背向拉曼散射 光时域反射技术(OTDR)
