[发明专利]一种测量分布式光纤温度传感器系统中基准信号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及分布式光纤温度传感器系统技术领域，特别是涉及一种测量分布式光纤温度传感器系统中基准信号的方法。

背景技术

温度是一切物理、化学和生物过程的重要状态参量之一，温度测量在工程应用和科学研究中具有十分重要的位置。由于光纤本身不受射频场和其他电磁辐射干扰的影响、不产生电火花并且绝缘性好等特性，使得光纤温度传感器成为军用和民用结构中有效的分布温度测量手段。

分布式光纤温度传感器系统(以下简称DTS系统)是一种用于实时测量空间温度场分布的传感系统。该技术最早于1981年由英国南安普顿大学提出，目前国外(主要是英国、日本等国)已研制出产品。国内也正积极开展这方面的研究工作，已经研制成功分布式光纤温度传感器的系列产品，并在一些工业领域得到了初步应用，DTS系统是基于先进的光时域反射(OTDR)技术的原理和光纤的背向拉曼散射温度效应，以光纤为载体，由监测主机、传感光缆组合而成，分布式光纤传感技术具有本质防爆、防雷，防腐蚀、抗电磁干扰等优点。DTS系统能够连续测量光缆沿线所在不同位置的温度，测量距离在几千米范围，空间定位精度达到米的数量级，并且能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的应用场合。

在DTS系统中温度的测量原理是将一束脉冲激光发射到光纤里，光在光纤中传输的同时与光纤内的分子相互作用，发生散射，散射有多种，如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，它会产生一个比光源波长长的光，称斯托克斯(Stokes)光，和一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯(Anti-Stokes)光，拉曼散射中斯托克斯光子数和反斯托克斯光子数会随光纤各处温度变化而变化。若入射光子数为N_e，则斯托克斯光子数：

Ns=KsSγs4NeRs(T)exp[-(αe+αs)c3nt]---(1)]]>

反斯托克斯光子数：