[发明专利]分布式光纤测温系统

说明书

本发明提供一种分布式光纤测温系统，包括高速响应激光器、波分复用器、数字信号发生器、控制器、数据采集卡、第一光检测器、第二光检测器、第一高速光开关、第二高速光开关、传感光纤；所述控制器连接数字信号发生器，数字信号发生器的一个输出通道Ch1连接高速响应激光器，高速响应激光器的输出连接波分复用器的第一端口；波分复用器的第二端口连接传感光纤；波分复用器的第三端口连接第一高速光开关一端，第一高速光开关的另一端通过第一光检测器连接数据采集卡的一个输入端；波分复用器的第四端口连接第二高速光开关的一端，第二高速光开关的另一端通过第二光检测器连接数据采集卡的另一个输入端；本发明定位精度高成本低。

技术领域

本发明属于分布式光纤温度传感领域，尤其是一种分布式光纤测温系统。

背景技术

基于拉曼的DTS(分布式光纤测温系统)，通过比较斯托克斯光和反斯托克斯光的强度，获得温度信息。普通拉曼DTS是基于光时域反射仪来定位的，定位精度只能达到米的量级，而进一步提高定位精度需要提高数据采集卡的采样速率，而高速、高垂直分辨率的数据采集卡非常昂贵，整个系统方案的成本会很高。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种分布式光纤测温系统，可以用低采样率的数据采集卡实现定位精度为0.1米的要求，有效降低系统成本。本发明采用的技术方案是：

一种分布式光纤测温系统，包括高速响应激光器、波分复用器、数字信号发生器、控制器、数据采集卡、第一光检测器、第二光检测器、第一高速光开关、第二高速光开关、传感光纤；所述波分复用器包括四个端口，第一端口用于连接高速响应激光器的输出，第二端口用于连接传感光纤，第三端口用于连接第一高速光开关、第四端口用于连接第二高速光开关；

所述控制器连接数字信号发生器，数字信号发生器的一个输出通道Ch1连接高速响应激光器，高速响应激光器的输出连接波分复用器的第一端口；波分复用器的第二端口连接传感光纤；

波分复用器的第三端口连接第一高速光开关一端，第一高速光开关的另一端通过第一光检测器连接数据采集卡的一个输入端；波分复用器的第四端口连接第二高速光开关的一端，第二高速光开关的另一端通过第二光检测器连接数据采集卡的另一个输入端；数据采集卡的输出端连接控制器；

数字信号发生器的另一个输出通道Ch2分别连接第一高速光开关、第二高速光开关的控制端。

进一步地，所述控制器用于控制数字信号发生器产生两个相同脉宽且具有时间延迟t的窄脉宽电脉冲；其中一个窄脉宽电脉冲通过数字信号发生器的一个输出通道Ch1，输出至高速响应激光器，使得高速响应激光器产生与所述一个窄脉宽电脉冲相同脉宽且同步的窄脉宽光脉冲；

另一个窄脉宽电脉冲与所述一个窄脉宽电脉冲之间有时间延迟t，经过时间延迟t后，另一个窄脉宽电脉冲通过数字信号发生器的另一个输出通道Ch2，输出至第一高速光开关、第二高速光开关，在另一个窄脉宽电脉冲的脉冲持续时间控制第一高速光开关、第二高速光开关导通。

进一步地，通过L＝c/2n×t计算出测温点在传感光纤上的位置；n是光纤折射率，c是光速，t是两个窄脉宽电脉冲的时间延迟，L是测温点在传感光纤上的距离。

进一步地，波分复用器的第三端口、第四端口输出光的波长不同。

进一步地，第一光检测器、第二光检测器均采用雪崩光电二极管APD。

进一步地，所述两个窄脉宽电脉冲，以及一个窄脉宽光脉冲的脉宽为ns级。

本发明的优点在于：

1)系统定位精度不再由数据采集卡的采样率来决定，是由Ch1和Ch2两个输出通道之间的时间延迟t的时间精度来决定，而信号发生器的延时精度可以达到纳秒级，满足系统定位精度为0.1米的要求，因此系统可以采用低采样率的数据采集卡实现高精度的定位要求，大大降低了成本。