利用拉曼效应进行温度测量。激光脉冲入射到光纤里,在发送端得到背向散射光,并进行分析。拉曼散射光的强度与温度成正比。测量散射光强度得到沿光纤分布的温度。
利用OTDR技术计算温度点的位置,是通过测量背向散射光返回起始端的时间来得到的,类似于雷达回波技术。
系统采用低功率激光器,将采集信号与调制信号相关(格雷码)形成低功率系统。
三、系统校准
测算由系统与光缆构成的温度测量系统的衰减率,用测得的衰减率对实测温度进行校正,减少或消除由于散射光衰减引起的温度测量误差。
系统采用独有的专利保护的单接收器设计,从根本上消除了由传感器光电转换效率导致温度测量的不准确性,仪器本身出厂后无需再次校准。而由于各个使用者采用的光缆不尽相同,所以使用系统前需要对光缆进行校准。
校准分为长度校准和温度校准,系统充分考虑到实际工程安装中以及后续维护中可能在一条线路上使用不同供应商的光缆,所以每个测量通道最多可划分为16个校准分区,独立校准。
测量模式分为2种:单端测量和双端测量模式。单端测量采用的是温度校准。温度校准的参数为衰减率、增益和偏置。在每段需要校准的传感光缆的前部预留(20~50)m用于校准使用。双端测量模式无需校准anti-stokes和stokes光的衰减率差,由系统自动完成动态的计算,在进行双端测量模式(两个通道连接同一条光纤)时,系统自动校准由一定的环境和机械原因(应力、光纤弯曲、熔接点、氢腐蚀)导致的Stokes/Anti-Stokes损耗比的变化。这样的设计可以保证在铺设的光纤的使用寿命内精确地实现温度测量。
四、可重复性和准确度标定
分布式光纤传感温度测试系统在使用前需确定仪器测量数据的可重复性以及仪器的准确度,从而使仪器使用者在进行测量数据处理时,能更清楚地知道数据的可靠性并合理确定数据的准确度。因此,仪器需要通过实验进行可重复性和准确度的系统性能标定。
1.实验设计
(1)实验设备