光纖測溫系統是一種利用光在光纖中傳播的某種特性, 實現實時測量空間溫度場分布的新技術, 對光纖沿線場所的溫度進行分布式連續檢測, 光纖本身就是溫度傳感器。分布式光纖測溫主機( 簡稱光纖測溫系統) 是一種用于實時測量空間溫度場分布的傳感系統。該系統利用光時域反射( OTDR) 技術、激光拉曼光譜技術, 經波分復用器、光電檢測器等對采集的溫度信息進行放大、信號處理, 并將溫度信息實時顯示出來。

中心譜線為瑞利散射譜線, 低頻一側頻率為( V 0-V) 、波長為 s 的譜線稱為斯托克斯線( stokes) , 高頻一側頻率為( V 0+ V) 、波長為 a 的譜線,稱為反斯托克斯線( Anti- stokes) 。根據拉曼散射理論, 在自然拉曼散射條件下, 反斯托克斯光強 Ia 于斯托克斯光強 Is 的比值 R( r) 為R ( r ) = I a/ Is= ( s/ a) 4ex p ( - hcV 0/ kT )。式中: h普朗克常數;c真空中的光速;k波爾茲曼常數;T溫度。

光纖溫度傳感系統的結構

分布式光纖測溫主機由激光二極管( LD) 和驅動器( DRIVER) 、光電檢測器( APD) 和放大器組件( AMP) 、光纖傳感回路( OFL) 和信號處理電路、計算機等組成。

為確保激光二極管功率及峰值波長的穩定,采用半導體在冷低溫恒溫槽冷卻工作。激光脈沖通過耦合器入射到光纖傳感回路, 并將光纖傳感回路的背向散射回波采集回來, 通過波長甄別模塊分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光電檢測器組件為高靈敏、低噪聲硅雪崩二級管組件 (APD) , 為了確保 APD 的穩定工作, 使其在低溫恒溫槽冷卻工作。