分布式光纤温度传感系统是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统,实质上是分布光纤拉曼(Raman)光子传感器(DOFRPS)系统,它是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场的光纤传感系统。本文拟在简要阐述分布式光纤监测技术和分布式光纤温度监测技术及其校准原理的基础上,对分布式光纤传感温度测试系统性能标定方法进行介绍,为该系统在工程结构监测中的应用提供借鉴。
二、原理介绍
1.分布式光纤监测技术
(1)光纤光时域反射(OTDR)原理
当激光脉冲在光纤中传输时,由于光纤中存在折射率的微观不均匀性,会产生瑞利散射,在时域里,激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L,可表示为
2L=V×t (1)
式中:V——光在光纤中传播的速度,可表示为V=cn,其中c为真空中的光速,n为光纤的折射率;t——入射光经背向散射返回到光纤入射端所需的时间。
在t时刻测量到的是离光纤入射端距离为L处局域的背向瑞利散射光。用光时域反射技术,可以确定光纤处的损耗,光纤故障点、断点的位置,对测量点进行定位,因此也可称为光纤激光雷达。
在空间域里,光纤的瑞利背向散射光子通量: