毕托巴分布式光纤测温系统

毕托巴分布式光纤测温系统介绍
1.1 分布式光纤测温技术原理
DTS 系统使用一个特定频率的光脉冲照射光纤内的玻璃芯。当光脉冲沿着
光纤玻璃芯下移时，会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里
渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一
种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射，并且产生的拉曼散射光是均匀分
布在整个空间角内的。
拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，
具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的
光，称为斯托克斯光（Stokes 光），如果一部分热振动转换成为光能，那么将发
出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光（Anti-Stokes 光）。其中Stokes
光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes 光的强度随温度的变化
而变化。Anti-Stokes 光与Stokes 光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系
式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光（背向拉曼散射光）沿光纤原路返回，
被光纤探测单元接收。DTS 通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes 光与Stokes
光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在时域中，利用OTDR 技术，
根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，可以对不
同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。
主要用于石油石化炉壁温度测量、油罐火灾报警、室内火灾报警等场合。
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