[实用新型]一种分布式光纤拉曼测温装置

说明书

本实用新型公开了一种分布式光纤拉曼测温装置，包括：激光光源、光波分复用器、参考光纤、传感光纤、第一雪崩光电探测器、第二雪崩光电探测器、放大器、数据采集模块、温度传感器、中央处理器、散热风扇组、外壳、金属均热板，雪崩光电探测器被包裹在金属均热板中，本实用新型利用多种成熟可靠的导温器件稳定雪崩光电探测器的自身温度，并进一步通过保温材料和散热器件，降低机箱内的其他热源对雪崩光电探测器的温度影响，由此解决雪崩光电探测器由于温度不稳定输出导致的校准级和测量级的光电响应增益持续变化的技术问题。

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，更具体地，涉及一种分布式光纤拉曼测温装置。

背景技术

拉曼分布温度传感器(RDTS，Raman distributed temperature sensors)利用光纤的特殊光学效应获得环境温度的空间分布曲线。与传统的离散传感方法相比，它们具有独特的属性和能力。RDTS技术已广泛应用于天然气管道、智能电网和公路隧道等领域。

由于拉曼分布温度传感器中用于分别采集正反斯托克斯分量(Strokes/An-Strokes)信号的两个雪崩光电探测器(APD，avalanche photodiode)容易受环境影响的特性，RDTS系统的关键问题是背散射强度的模糊。APD的特性也直接影响RDTS系统的性能。此外，现有的温度解调系统需要在测量温度之前进行校准处理，但是，APD的温度不稳定输出会导致校准阶段和测量阶段的光电响应增益不断变化，严重影响温度测量结果稳定性和测量范围。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种分布式光纤拉曼测温装置，其目的在于利用多种成熟可靠的导温器件稳定雪崩光电探测器(APD)的自身温度，并进一步通过保温隔热材料和散热器件，降低机箱内的其他热源对雪崩光电探测器的温度影响，由此解决雪崩光电探测器由于温度不稳定输出导致的校准阶段和测量阶段的光电响应增益持续变化的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种分布式光纤拉曼测温装置，包括：激光光源、光波分复用器、参考光纤、传感光纤、第一雪崩光电探测器、第二雪崩光电探测器、放大器、数据采集模块、温度传感器、中央处理器、散热风扇组、外壳、金属均热板，激光光源光出射端口与光波分复用器的第一波长分用端口以光纤相连，光波分复用器的复用端口与参考光纤、传感光纤依次相连，光波分复用器的第二波长分用端口和第三波长分用端口分别与第一雪崩光电探测器的光输入端口和第二雪崩光电探测器的光输入端口以光纤相连，第一雪崩光电探测器的电输出端口、第二雪崩光电探测器的电输出端口分别与放大器的两个输入端口相连，放大器的输出端口、数据采集卡、中央处理器依次相连，激光光源的电输出端还与数据采集卡的触发端口相连，温度传感器与中央处理器相连，散热风扇组安装在测温装置外壳出风口的内侧，第一与第二雪崩光电探测器都嵌入安装在金属均热板中，从而两个雪崩光电探测器均被包裹在金属均热板中，通过金属均热板平衡两个雪崩光电探测器的温度，降低温度波动性。金属均热板的具体实现方式包括：既可以在金属均热板中开孔，使得雪崩光电探测器穿入并套接在到金属均热板的开孔内部；也可以将两篇开有凹槽的金属均热板盖合在雪崩光电探测器的外表面。为了使得雪崩光电探测器的外表面与金属均热板之间热阻更小，可以涂抹少量硅脂以降低接触间隙的空气热阻。

进一步地，金属均热板表面涂覆有保温材料。金属均热板表面涂覆有保温材料可以防止本测温装置外壳内其它功能部件发热对雪崩光电探测器或金属均热板的温度影响。

进一步地，保温材料具体为聚氨酯组合料制成的保温发泡剂。聚氨酯发泡剂是一种现代新型的有闭孔结构且密度小的微孔泡沫材料，它的隔热性能非常好，热导率很小，而且吸水率也很低，施工操作也方便。

进一步地，均热板具体为金属铜材料制成或者金属铝材料制成，金属铜与金属铝具有较高的导热系数，可以将雪崩光电探测器的热量迅速导出。这些热量可能是雪崩光电探测器自身产生，也可能是雪崩光电探测器及金属均热板吸收测温装置内部其它功能部件的发热而产生。