分布式光纤测温系统在通信中的原理

当光纤的输入端入射光脉冲信号经过长距离传输以后，在光纤输出端，光脉冲波形发生了时间上的展宽，产生码间干扰，这种现象即为色散。光脉冲信号中的不同频谱成份在光纤中的传输速度不同，导致脉冲信号传输后展宽甚至离散。从光纤测温系统的角度来看，光纤色散与光纤的长度呈正比，即光纤色散是具有累积性质的，因而光通信系统设计上存在着由光纤色散决定的传输距离限制。光纤测温在测温和通信中的原理和性能主要有以下：

光纤在测温和通信中的原理

在低温区(400℃以下), 辐射信号较弱,系统开启发光二极管(LED)使荧光测温系统工作。发光二极管发射调制的激励光，经聚光镜耦合到Y型光纤的分支端，由Y型光纤并通过光纤耦合器耦合到光纤温度传感头。光纤传感头端部受激励光激发而发射荧光，荧光信号由光纤导出,并通过光纤耦合器从Y型光纤的另一分支端射出, 由光电探测器接收。光电探测器输出的光信号经放大后由荧光信号处理系统处理, 计算荧光寿命并由此得到所测温度值。而在高温区(400℃以上), 辐射信号足够强, 辐射测温系统工作, 发光二极管关闭。辐射信号通过蓝宝石光纤并通过Y型光纤输出，由探测器转换成电信号，系统通过检测辐射信号强度计算得到所测温度。

光纤在测温和通信中的性能

1、光波通过光纤材料时，一部分光能变成热能，造成光功率的损失。

2、光纤基础材料(如SiO2)固有的吸收，不是杂质或缺陷引起的，因此，本征吸收基本确定了某一种材料吸收损耗的下限。

3、由光纤材料的不纯净而造成的附加吸收损耗(灰尘，金属离子等)。

4、由于光纤的材料、形状、折射率分布等的缺陷或不均匀，使光纤中传导的光发生散射，由此产生的损耗。

5、指光通过密度或折射率等不均匀的物质时，除了在光的传播方向以外，在其他方向也可以看到光，这种现象叫光的散射。

6、由于光纤经过集束制成光缆，在各种环境下进行光缆敷设、光纤接续以及作为系统的耦合与连接等引起的光纤附加损耗色散。

当多个一定强度的光波在光纤中混波时各个波长信道间的非线性作用会导致新波长的产生；致使各波长信道间能量的转移和互相串扰。光纤测温系统在通信中一般用于SDH，DWDM的传输，比较以前的微波传输信号更加稳定。

光纤测温系统原理

分布式光纤测温系统集光、电、机械、计算机和微弱信号检测等技术为一体，可实现大范围空间温度分布式实时测量，具有测量距离长、覆盖探测区域、实时监测、可精确定位等优点，在交通隧道、地铁、电力、石化、水利等领域均有应用。

分布式光纤测温系统同时实现温度测量和空间定位功能，其中温度测量利用光纤自发拉曼（Raman）散射效应，空间定位利用光时域反射（OTDR）技术。

光纤既是传输介质，又是传感器。高速驱动电路驱动激光器发出一窄脉宽激光脉冲，激光脉冲经波分复用器后沿传感光纤向前传输，激光脉冲与光纤分子相互作用，产生多种微弱的背向散射，包括瑞利（Rayleigh）散射、布里渊（Brillouin）散射和拉曼（Raman）散射等，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，产生温度不敏感的斯托克斯（Stokes）光和温度敏感的反斯托克斯（Anti-Stokes）光，两者的波长不一样，经波分复用器分离后由高灵敏的探测器所探测。光纤中的Anti-Stokes光强受外界温度调制，Anti-Stokes与Stokes的光强比值准确反映了温度信息；不同位置的拉曼散射信号返回探测器的时间是不一样的，通过测量该回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置；结合高速信号采集与数据处理技术，可准确、快速地获得整根传感光纤上任一点的温度分布信息。

分布式光纤测温技术原理

系统组成：系统主要包括测量主机、传感光缆、用户软件和相关配件。

测量主机：测温主机采用多项光电测量和光纤技术以及性能高的光电器件，测量距离可定制、响应速度、测温精度。

感温探测光缆安装方式：分布式感温光纤测温系统主机部署在监控中心，4路感温探测光纤直接从测量主机引出，沿着待测电缆夹层或桥架敷设，对于高压电缆，一根高压电缆敷设一根感温光纤，对于电缆夹层，在每一层电缆夹层中，探测光缆S型铺设。

感温探测光缆的安装需贴紧探测区域，以实现温度或火灾的快速响应。用塑料扎带把光缆和电缆捆扎在一起。电缆竖井中感温光纤宜紧贴竖井侧壁敷设。电缆接头处感温光纤的设置应将感温光纤盘绕成环，贴附与电缆接头处。环的弯曲半径应不小于光纤外径的20倍。

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