分布式光纖溫度傳感是將整條傳輸光纖作為傳感器,光纖(光纜)上的每一點都兼具“傳”和“感”的功能。在分布式光纖溫度傳感系統中,一束較強的脈沖激光信號在光纖(光纜)中傳輸時,光纖中的每一點都會對激光信號產生極其微弱的背向散射,根據散射光信的波長可將其分為瑞利(Rayleigh)散射、拉曼(Raman)散射和布里淵(Brillouin)散射,如圖1所示。其中拉曼散射信號的強度與該點所處位置的溫度相關性大,通過檢測每一點散射光信號的光強,獲得該點的溫度信息,進而得到整條光纖(光纜)上的溫度分布。
圖1 光纖散射光譜圖
工作原理分布式光纖感溫探測系統主要工作原理是光時域反射技術(OTDR)和光纖的背向拉曼散射(RAMAN SCATFORING)溫度效應。該系統利用先進的 OTDR 技術進行定位,利用拉曼散射效應進行測溫。當測溫主機中的光源向光纖注入一定能量和寬度的激光脈沖,有一部分光會偏離原來的傳播向空間散射,在光纖中傳輸的同時不斷產生后向散射光波,拉曼散射光會沿光纖反射回來,這部分拉曼散射光與溫度有著密切的關系。測溫主機將對這部分拉曼散射光進行處理和分析,從而計算出沿傳感光纖的溫度和位置。
圖2 分布式光纖感溫探測系統工作原理示意圖
圖3 分布式光纖傳感系統示意圖