[发明专利]双端双波长自补偿分布式光纤温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种双端双波长自补偿分布式光纤温度传感技术领域。

背景技术

光纤传感器的概念不是新的，早在60年代中期就出现了第一个专利，它包括采用传光束的Fotonic机械位移传感器和采用相位调制的超声波传感器。但是，在更为广阔的领域，即光纤传感技术，取得系列研究却是在10年以后，从那时起光纤技术就突破了那种徘徊不前的状态，进入了一日千里的时代。

分布式光纤温度传感器问世以来，至今已经出现了许多商业化产品，取得显著的经济效益和社会效益，由于分布式光纤温度传感器需要探测的区域很大，光在光纤中传输的时候能量会发生损耗，光纤距离越长的拉曼散射光就越弱，同时，由于监测现场环境的恶劣和突发事件，往往会导致光纤的断裂；会导致测量越不准确，无法实现准确定位。

针对这一问题，本申请人在申请号为“200810202684.8”、发明名称为“双端测量型分布式光纤测温传感装置及其方法”中曾公开了一种解决该技术问题的技术方案：通过将传感光纤的两端和测温系统中的一个光路切换器相连，从两端进行测量，提高了测量精度；当探测光缆断裂后仍然可以准确测量探测光纤的各部分，克服了现有技术中存在的缺点和不足。

然而，由于光路切换器每次只能和传感光纤一端相连，使得系统不能同时获得整条传感光纤的准切信息，导致测量仍然存在不准确性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种双端双波长自补偿分布式光纤温度传感器。

本发明采用的技术方案为：脉冲驱动器连接两个光源，两个光源分别连接两个耦合器，两个耦合器的输出端之间连接传感光纤；脉冲驱动器控制两个光源发出系统所需的脉冲光，通过两个耦合器分别进入传感光纤的两端，光在传感光纤中传输时产生的后向拉曼散射光从传感光纤两端返回光纤耦合器，再通过滤波器件将其分离为携带温度信号的反斯托克斯光和作为参考信号的斯托克斯光，两组光信号通过光纤进入处理主机进行后续处理。

脉冲驱动器还包括同步信号输出端，将同步信号经由装置外壳的同步信号输出口输出。所述同步信号是与激光器输出的光脉冲同步输出的电脉冲信号，它可通知高速高精度分布式测温处理主机开始A/D信号采集。

两种波长的光在脉冲驱动器的控制下通过耦合器进入传感光纤，在传感光纤中产生的后向散射光再经传感光纤两端的耦合器及滤波器件分离后得到携带温度信号的反斯托克斯拉曼散射光和作为参考信号的斯托克斯散射光，自此便完成了光信号的提取工作。

进一步地，分离后得到携带温度信号的反斯托克斯拉曼散射光和作为参考信号的斯托克斯散射光，再接入高速高精度分布式测温处理主机进行光电信号处理、分析计算，便最终得到对应点的温度场信息。

本发明所述的双端双波长自补偿分布式光纤温度传感器的优点在于：利用两个不同波长的光源从传感光纤两端相反方向同步产生自发拉曼散射效应和光时域反射原理，巧妙解决后向散射反斯托克斯(Anti-stokes)光、斯托克斯(Stokes)光沿传感光纤传输被损耗逐渐衰减，使前后段传感光纤中自发后向拉曼散射光的强度都是足够强的，四种波长的拉曼光被脉冲驱动器的同步信号控制同步进行测量，从而提高了分布式光纤拉曼温度传感器系统的传感光纤前后端拉曼散射光强度，增大了分布式光纤拉曼温度传感器的信噪比，提高了温度测量精度。

该传感器结构通过采用双波长光自补偿结构设计，同一段光纤在温度作用下，得到两路后向散射光波长的输出结果，再将两者相比，这样在系统内部建立一个参照对比系统，消除传感光纤内部色散与损耗光谱的变化和不稳定因素，使系统具有更佳的稳定性和准确性，达到提高系统性能的目的。

附图说明

图1为本发明的实施例1的总体结构示意图；

图2为本发明的实施例2的总体结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，脉冲驱动器1连接两个光源2和3，光源2和3分别连接1×3拉曼耦合器4和5，两个1×3拉曼耦合器的输出端分别连接传感光纤6的一端，另外两个输出端通过光纤和高速高精度分布式测温处理主机7相连。