基于光纤温度传感技术的温度监测系统

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基于光纤温度传感技术的温度监测系统

作者：游德智

来源：《电脑知识与技术》2013年第35期

摘要：介绍了基于光纤的温度测量系统的工作原理，对系统的构成进行了阐述。 关键词：光纤；温度；监测

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）35-8138-02

温度监测方法通常分为非接触式测温法和接触式测温法两大类。非接触式测温法的特点是感温元件不与被测对象相接触，通过辐射进行热交换，由于受物体的发射率、被测对象到仪表间的距离及烟尘、水汽等其他介质的影响，这种测温方法一般误差较大。接触式测温法是测温元件直接与被测对象接触，两者间进行充分的热交换，最后达到热平衡，用感温元件的某一物理参数的量值表征被测对象的温度值，其特点是直观可靠，测量范围广，测量精度相对较高。 分布式光纤测温技术是接触式测温法的一种。光纤内传送的是光信号，有良好的抗射频干扰和抗电磁干扰的特点，耐高电压和强电磁场，耐电离辐射，并且光缆还具有阻燃、防爆、耐腐蚀等优点，即使在比较恶劣的有害环境中也能对被测对象的温度进行实时检测，监测其变化。对于温度异常的位置能及时发现，并给出准确的报警。 1 光纤温度传感系统工作原理

分布式光纤温度传感是一种用于实时测量空间温度场分布的新技术，对光纤沿线地点的温度进行分布连续检测，以光纤作为温度传感器，依据光纤的光时域反射（OTDR： Optical Time Domain Reflectometry）原理以及光纤的背向拉曼散射（Raman Scattering）温度效应。在光纤中，光信号传输到光纤内的任意位置，都会产生拉曼散射光。拉曼散射光在光纤内的整个空间角内是均匀分布的，其中一部分拉曼散射光会沿光纤传送路径向光源处传播，称为背向拉曼散射光。光探测单元接收并分别滤出Anti-Stokes 光和Stokes光，只要计算出这两种光的强度比，就可以计算出反射点的温度。

分布式光纤温度传感系统由脉冲激光器、滤波器件、多通道切换设备、高速数据处理单元、高速数据采集系统和光电转换电路等组成，如图1所示。激光脉冲信号经由耦合器射入用作传感回路的光纤通道，采集由光纤通道传送回的背向散射光波，并对光波用波长进行区别，将光波分为分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道。对于由高灵敏、低噪声硅雪崩二极管组件组成的光电检测装置放置于低温恒温槽，以使雪崩二极管组件能稳定工作。温度信号的解调和信号处理、显示主要计算机进行处理。 2 系统结构

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