[发明专利]一种分布式光纤传感器高温动态标定系统及方法

说明书

本发明公开一种分布式光纤传感器高温动态标定系统及方法，标定系统包括高温管式炉、温度解调仪、DTS拉曼光纤解调仪和计算机，高温管式炉内放置有热电偶和多模光纤传感器，所述热电偶与温度解调仪连接，多模光纤传感器与DTS拉曼光纤解调仪连接；温度解调仪和DTS拉曼光纤解调仪均与计算机连接；多模光纤传感器以绕S形的方式往复穿过所述高温管式炉，多模光纤传感器的拐弯处设置于高温管式炉外部，高温管式炉内设置有至少四段所述多模光纤传感器，且高温管式炉内的每段多模光纤传感器的机械张力状态均为零；高温管式炉内的每段多模光纤传感器的一侧相对应的设置有热电偶。

技术领域

本发明涉及传感器温度标定领域，特别是涉及一种分布式光纤传感器高温动态标定系统及方法。

背景技术

基于拉曼散射的分布式光纤测温系统(DTS)是利用温度对拉曼后向散射光强的影响关系而研发的一种新型测温系统，由于光纤传感器体积小布置灵活，抗电磁干扰，能够长距离连续测温等优势，该系统已被广泛应用于各类高温监测和火灾预警工程中，但目前常用的光纤测温传感器标定方式仍停留在恒温标定阶段，其定标参数也多为实验室参数，难以用于火灾等高温场景。并且，光纤外皮的各类组件在连续高温环境下会产生体积变化，对纤芯作用应力，从而使感温性能较恒温标定时有所变化，导致DTS在高温环境中的测温精度变低，进而限制光纤测温系统在火灾预警方面的应用。

目前与本申请最接近的现有专利及论文如下：

1)一种分布式感温火灾探测器及探测系统(112504504A)，该探测系统包括感温光纤、激光发射器、波分复用器以及探测主机，运用光时域反射以及拉曼散射效应测量沿感温光纤分布的温度变化。根据背向散射信号光的光强比值和返回时间，获得各温度测点的实时温度值，达到实时测温，监测火情的目的。

但该探测系统并未对其标定后火灾监测系统的测温精度进行说明，且对标定方法也没有进行详细说明及相关数据量化，忽略了对系统的高温修正，测温精准性及反应火场情况能力存疑。

2)一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法(112461406A)，公开了一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法。首先对光纤光栅式温度传感器进行恒温标定，通过采集不同温度下的光纤传感器波长，建立实际温度与波长值之间的函数关系，使波长变为测温的中间参量，使其能够在温度场不均匀和不稳定的情况下真实反映出当前所测温度，从数据算法的角度提高光纤光栅式温度传感器的测温精度。

但该标定方法的标定方式依旧为恒温标定，且选取的高温标定温度点及温度段较少，并未考虑高温的快速变化过程及火灾升温曲线特性，不能够很好的适应火灾场景的预警。

3)一种多测点光纤光栅高温传感器的标定装置和方法(111426410A)，标定装置由高温管式炉、轨道式移动平台、光纤热电偶绑扎结构和解调控制模块组成；方法中将高温管式炉安装在轨道式移动平台的移动台上，使其能沿滑轨左右移动。同时保持光纤热电偶绑扎结构处于拉直状态，使其穿过其一侧的陶瓷炉塞通孔进入高温管式炉内，并从陶瓷炉塞通孔的另一端穿出。实时记录管式炉加热过程中各光纤段的测量温度，并根据热电偶所采集温度完成光纤段的标定，从而完成整段光纤的标定。

但该标定装置和方法主要解决的是标定过程中的效率问题，侧重点在于标定装置。虽然对光纤进行了高温标定，但仍在使用恒温标定手段。且未对不同高温温度段进行定义从而实施光纤传感器的分温度段、温度区间的标定，可能难以适应动态的高温环境，在火灾预警场景下测温精度存疑。

综上所述，目前未能有一个高效、精确的光纤传感器高温动态标定系统及方法。

发明内容