分布式光纖溫度傳感器的工作原理和性能分析

分布式光纖溫度傳感器是一種用于實(shí)時(shí)測量空間溫度場(chǎng)的光纖傳感系統。該系統采用先進(jìn)的光時(shí)域反射（OTDR）技術(shù)，結合光纖中的拉曼散射效應實(shí)現對測溫光纖所處溫度場(chǎng)的分布式測量。

與傳統的電溫度傳感器相比，分布式光纖溫度傳感器具有抗電磁干擾、電絕緣、耐腐蝕、本質(zhì)安全；靈敏度高；重量輕、體積小、可繞曲；測量對象廣泛；成本低、壽命長(cháng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應用于電力電纜、地鐵隧道、煤礦巷道、石油儲罐、大型建筑結構的溫度監控和火災報警。

一、基本工作原理

分布式光纖溫度傳感器利用的是光纖中的自發(fā)拉曼散射效應和OTDR技術(shù)，其基本的工作過(guò)程如上圖所示。光源發(fā)出的脈沖光經(jīng)過(guò)波分復用器（WDM）進(jìn)入測溫光纖，在光纖中激發(fā)光子與光纖分子發(fā)生非彈性碰撞，產(chǎn)生高頻移的反斯托克斯光和低頻移的斯托克斯光，背向散射的反斯托克斯光和斯托克斯光，再經(jīng)由WDM到達光電探測器進(jìn)行光電轉換，zui后進(jìn)入信號處理系統進(jìn)行分析。其中，根據OTDR原理，通過(guò)光電探測器探測到光信號的時(shí)間可以計算出背向散射光在光纖中產(chǎn)生的位置；通過(guò)探測背向散射光功率的變化實(shí)現對測溫光纖溫度的分布式測量。

二、系統優(yōu)點(diǎn)：

與傳統溫度探測器相比較，分布式光纖溫度傳感器具有許多優(yōu)勢，主要包括：

1.分布式測量
分布式光纖傳感器可實(shí)現沿著(zhù)探測光纜幾公里進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線(xiàn)溫度測量；

2.定位精度高

分布式光纖測溫系統采用先進(jìn)的光時(shí)域反射技術(shù)，可以的定位高溫報警發(fā)生位置和故障點(diǎn)；

3.測量距離遠
光纖的兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是傳輸數據量大和損耗小，在無(wú)需中繼的情況下，可以實(shí)現幾公里的遠程監測和控制；

4.抗電磁干擾
光纖本質(zhì)為石英，*電絕緣；同時(shí)光纖作為信號載體，本征安全，不受任何外界電磁環(huán)境的干擾；

5.抗振動(dòng)

用光纖作為感溫和傳感介質(zhì)不會(huì )受各種振動(dòng)和沖擊的影響；

6.防雷
電傳感器在雷電環(huán)境中經(jīng)常遭到損壞，而光纖傳感器由于*電絕緣，可以抵抗高電壓和高電流的沖擊；

7.靈敏度高，測量精度高
理論上大多數光纖傳感器的靈敏度和測量精度都優(yōu)于一般的傳感器，實(shí)際已成熟的產(chǎn)品也證明了這一點(diǎn)；

8.壽命長(cháng)，成本低，系統簡(jiǎn)單
光纖的材料一般為石英玻璃，具有耐腐蝕、耐火、耐水及壽命長(cháng)的特性，通?？梢苑?0年，并且光纖傳感器自身成本以及以后的維護費用都較低。