分(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器(qì)的(de)工(φ¥≤&gōng)作(zuò)原理(lǐ)和(hé)性能(néng)分(f→λ ēn)析

分(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器(qì)是(sφσhì)一(yī)種用(yòng)于實時(shí)測量空(k©↑'ōng)間(jiān)溫度場(chǎng)的(de)光(guāng)纖傳感系統<<。該系統采用(yòng)先進的(de)光(guāng)時(sh"®"σí)域反射（OTDR）技(jì)術(shù)，結合光(g®↕uāng)纖中的(de)拉曼散射效應實現(xiàn)對(duì‌€ )測溫光(guāng)纖所處溫度場(chǎng)的(de)分(‍☆÷♥fēn)布式測量。

與傳統的(de)電(diàn)溫度傳感器(qì)相(xiàng)比，分‌σ$↑(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器(qì∞☆)具有(yǒu)抗電(diàn)磁幹擾、電(diàn)絕緣、耐腐>λ¶蝕、本質安全；靈敏度高(gāo)；重量輕、體(tǐ↔↔×)積小(xiǎo)、可(kě)繞曲；測量對(duì)象 ₩ 廣泛；成本低(dī)、壽命長(cháng>™↕¶)、可(kě)靠性高(gāo)等優點，可(kě)以廣泛應用(y★ òng)于電(diàn)力電(diàn)纜、地(dì ≤π®)鐵(tiě)隧道(dào)、煤礦巷道(dào)、石油儲罐、大(dà)型↔π建築結構的(de)溫度監控和(hé)火(huǒ)災報(bào)警。

一(yī)、基本工(gōng)作(zuò)原理(l±↔Ωǐ)

分(fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器(qì)利用(yòng)的($§≠de)是(shì)光(guāng)纖中的(de)自(zì)發拉曼散射效應和(‍γ¶hé)OTDR技(jì)術(shù)，其基本ε"≠™的(de)工(gōng)作(zuò)過程如(rú)上(shàn≠ §Ωg)圖所示。光(guāng)源發出的(de)脈沖光(≤∑←guāng)經過波分(fēn)複用(yòng)器(qì)≈→÷σ（WDM）進入測溫光(guāng)纖，在光(guāng)纖中激發光(guā≥←'φng)子(zǐ)與光(guāng)纖分(fēn)子(zǐ)發生(shēng) '♠非彈性碰撞，産生(shēng)高(gāo)頻(pín)移的(de)反★γ斯托克斯光(guāng)和(hé)低(dī)頻(pφ←ín)移的(de)斯托克斯光(guāng)，背®♠ 向散射的(de)反斯托克斯光(guāng)和(hé)斯托克斯光(guā☆‌•ng)，再經由WDM到(dào)達光(guāng)電(dià∞↔n)探測器(qì)進行(xíng)光(g$♣≥≈uāng)電(diàn)轉換，zui後進入信号處理(lǐ)系統進行(xíng)∏★λ分(fēn)析。其中，根據OTDR原理(lǐ)，通(t ↔Ω•ōng)過光(guāng)電(diàn)探測器(qì)探測到(&‌¶dào)光(guāng)信号的(de)時(shí)間(jiān)可(k€π×☆ě)以計(jì)算(suàn)出背向散射光(guāng)在光(αφ₩guāng)纖中産生(shēng)的(d<±e)位置；通(tōng)過探測背向散射光(guāng¥↑∏)功率的(de)變化(huà)實現(xià¶πn)對(duì)測溫光(guāng)纖溫度的(de)分(fēn)布式測量。

二、系統優點：

與傳統溫度探測器(qì)相(xiàng)比較，分(&♣∑fēn)布式光(guāng)纖溫度傳感器(qì)具有(yǒu)✔'≈許多(duō)優勢，主要(yào)包括：

1.分(fēn)布式測量
分(fēn)布式光(guāng)纖傳感器♦¶(qì)可(kě)實現(xiàn)沿著(zhe)♦λ<↑探測光(guāng)纜幾公裡(lǐ)進行(xíng)實時♣$₹α(shí)、在線溫度測量；

2.定位精度高(gāo)

分(fēn)布式光(guāng)纖測溫系統采用(yòng)先進的σ"↔(de)光(guāng)時(shí)域反射技(δ‍φjì)術(shù)，可(kě)以的(de)定位高(gāo)溫報(b♠♠↔ào)警發生(shēng)位置和(hé)故障點；

3.測量距離(lí)遠(yuǎn)
光(guāng)纖的(de)兩個(gè)突出優點就(jiù)是☆♦ (shì)傳輸數(shù)據量大(dà)和(hé)損耗小(xiǎo)，£→在無需中繼的(de)情況下(xià)，可♦ (kě)以實現(xiàn)幾公裡(lǐ)的(dπ≠Ω©e)遠(yuǎn)程監測和(hé)控制(zhì)；

4.抗電(diàn)磁幹擾
光(guāng)纖本質為(wèi)石英，*電(diànδ÷↔¶)絕緣；同時(shí)光(guāng)纖作(↕≠ 'zuò)為(wèi)信号載體(tǐ)，本©§←±征安全，不(bù)受任何外(wài)界電(diàn)磁環境的(de)α"§幹擾；

5.抗振動

用(yòng)光(guāng)纖作(zu♥∞×ò)為(wèi)感溫和(hé)傳感介質不(♥$ bù)會(huì)受各種振動和(hé)沖擊的(de)影(yǐng)響；≤∞

6.防雷
電(diàn)傳感器(qì)在雷電(dià☆≤♠☆n)環境中經常遭到(dào)損壞，而光(guān∏↓✔g)纖傳感器(qì)由于*電(diàn)絕緣，可(kě)‌‍$以抵抗高(gāo)電(diàn)壓和(hé)高(gāo)電(diàα↑≠n)流的(de)沖擊；

7.靈敏度高(gāo)，測量精度高(gāo)₩←
理(lǐ)論上(shàng)大(dà)多(d←$♥©uō)數(shù)光(guāng)纖傳感器(qì)的(de)靈敏度和(hé∞&)測量精度都(dōu)優于一(yī)般的(d$φπe)傳感器(qì)，實際已成熟的(de)産品也(y✘∏↔ě)證明(míng)了(le)這(zhè)一(y<✘©αī)點；

8.壽命長(cháng)，成本低(dī)，系統簡單
光(guāng)纖的(de)材料一(yī)般為∑↕™¥(wèi)石英玻璃，具有(yǒu)耐腐蝕、耐火(huǒ)、耐水(shuǐλ‍↕)及壽命長(cháng)的(de)特性，通(tōng)常可(kě)以服 γ‍役30年(nián)，并且光(guāng)纖傳¶✔感器(qì)自(zì)身(shēn)成本以及以後的(de)維護費(fèiε )用(yòng)都(dōu)較低(dī)。