[发明专利]一种基于单模光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置

说明书

本发明公开了一种基于单模光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置，包含：激光器，分别与激光器连接的偏振控制器和驱动电路；波分复用器，微弱信号探测器，信号采集及控制电路和处理器。波分复用器分别与偏振控制器和微弱信号探测器连接，其还分别与参考单模光纤和测温光纤连接。信号采集及控制电路分别与微弱信号探测器，驱动电路和处理器连接。本发明具有通过采用拉曼散射原理，光纤扰偏控制技术以及噪声滤波技术在降低成本，提高监测精度的情况下实现对单模光纤的温度监测的优点。

技术领域

本发明涉及光纤测温技术领域，特别涉及一种适用于电力线路领域中的单模通信光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置。

背景技术

电力通信光缆是智能电网“四遥”自动控制的神经网络。一旦遭受沿途外部异常温度甚至火灾破坏，后果极其严重。光纤温度传感器是测温技术中的新技术，也是工业中应用最多的传感器之一。分布式光纤温度传感器的出现，使获得单位信息量的成本大大降低，这对以电信号为基础的温度传感器和点式光纤光栅温度传感器无疑是一场革命。分布式光纤温度传感技术，就是利用光纤测量沿光纤走向几十公里连续空间的温度场分布情况，为强电磁场、高压大电流、易燃易爆、复杂几何空间等恶劣环境的温度场测量与控制，提供了可行的新手段。因此，分布式光纤温度传感器以其自身的特点受到了广泛的重视，研究分布式光纤温度传感系统具有重要的理论意义与应用价值。光纤分布式温度监测（DTS，Distributed Temperature Sensing），也称为分布式光纤测温，依据光时域反射（OTDR）原理、拉曼（Raman）散射效应和布里渊散射效应对温度的敏感从而实现温度监测，全系统采用光纤作为敏感信息传感和信号传输的载体，具有连续测温、分布式测温、实时测温、抗电磁干扰、本征安全、远程监控、高灵敏度、安装简便、长寿命等特点，广泛应用于管道、隧道、电缆、石油石化、煤矿等行业。

现有技术中，通常利用基于多模光纤的拉曼散射效应原理，或基于单模光纤的布里渊散射原理，对输电线路进行分布式光纤测温，通过将激光脉冲发生器产生的激光打入到光纤中，检测其反射波，例如拉曼散射波，该拉曼散射波反射的幅度大小就是该温度点的温度高低，反射时间的快慢就是这个温度点到检测装置的距离；但由于电力通讯光缆基本为单模光纤构成。单模光纤具有纤芯极细，数值孔径极小，传输模式单一，因此无法直接应用具有低成本优势的多模光纤拉曼散射测温技术。若通过布里渊散射原理对单模光纤进行测温时，其反射回来的信号不仅带有温度信号，还带有应力信号，则需要对该反射信号进行信号解调处理，去掉应力信号，检测过程复杂，导致检测成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于单模光纤拉曼散射效应的分布式光纤测温装置，通过利用电力公司已经有的电力通讯光缆中的一根单模光纤接入本发明的测温装置中，实现不需要另外单独敷设探测多模光纤，实现对上述通讯光缆沿途的整段环境温度以及火灾进行实时的在线监测的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：