[发明专利]一种超高空间分辨率的分布式光纤测温方法

说明书

本发明涉及一种超高空间分辨率的分布式光纤测温方法。本发明首先选择一个带输入输出设备的计算机作为数据处理中心；一台能够实现空间分辨率为N米的分布式光纤测温系统主机和一段特制的传感光纤。然后将数据处理中心和分布式光纤测温系统主机的一端用数据线连接；将分布式光纤测温系统主机的另一端和一段特制的传感光纤的一端用光纤连接；将一段特制的传感光纤的另外一端光纤端接。最后开启数据处理中心和分布式光纤测温系统主机，将原来分布式光纤测温系统主机获得的温度数据对应的长度位置除于比值系数，即可获得超高空间分辨率的分布式温度信息。本发明有效地实现了超高空间分辨率的分布式光纤测温，具有低成本、结构简单、可操作性强等优点。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，涉及了一种基于小直径光纤缠绕来实现超高空间分辨率的光纤测温方法。

背景技术

近年来，光纤传感器因其具有高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、测量范围广等特点得到了人们的广泛关注，并被逐步发展及应用于工业测量和生产等领域，其中分布式光纤传感系统具有长距离分布式传感能力，在某些领域（例如地铁、油气管道长距离分布式测温领域）形成了其它传感器无法取代的应用优势。

目前最为成熟的分布式光纤测温器是基于拉曼效应的分布式拉曼光纤测温系统，然而该传感系统由于以下因素的制约，只能实现1米左右的空间分辨率：1、在脉冲光源要求方面，提升测温系统的空间分辨率需要将现有激光脉冲宽度约为10ns的激光进一步减少脉冲宽度，而这样会同时导致其它光学非线性效应引起测温失真。2、在光电模块方面，现有光电模块带宽限制了进一步提升测温系统的空间分辨率的空间。3、提升测温系统的空间分辨率受限于光信号转换为电信号后的数据采集速率，分布式拉曼光纤测温系统想要实现1厘米左右的空间分辨率，需要配置10G以上的数据采集卡，成本极为高昂。因此，发明一种低成本、超高空间分辨率的分布式光纤测温方法具有重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种超高空间分辨率的分布式光纤测温方法。

本发明的方法包括以下几个步骤：

步骤（1）选择一个带输入输出设备的计算机作为数据处理中心；一台能够实现空间分辨率为N米的分布式光纤测温系统主机；一段特制的传感光纤。

所述的一段特制的传感光纤是由一段小直径（d）光纤（直径范围10微米至80微米）均匀地缠绕（螺距H）在一段大直径光纤（直径2R范围250微米至10厘米）并采用固化胶水或者涂覆材料固定而成；所述的一段小直径光纤由普通的多模光纤，如内径（外径）为62.5微米（125微米）或者105微米（125微米）或其它通常用于分布式测温系统的传感光纤进一步拉细制作而成，需要确保制成的小直径光纤在弯曲半径R情况下不发生基模的模式泄露而导致极大的光损耗；所述的一段大直径光纤可以是普通带涂覆层的单模光纤或多模光纤或塑料光纤或塑料细线，其本身不需要具备导光功能，仅仅用于支撑小直径光纤的均匀缠绕。

步骤(2)将数据处理中心和分布式光纤测温系统主机的一端用数据线连接；将分布式光纤测温系统主机的另一端和一段特制的传感光纤的一端用光纤连接；将一段特制的传感光纤的另外一端光纤端接。

步骤(3)根据螺旋线长度公式，小直径光纤长度和被缠绕的大直径光纤长度存在一个比值系数

开启数据处理中心和分布式光纤测温系统主机，在数据处理中心软件中将原来分布式光纤测温系统主机获得的温度数据对应的长度位置除于公式计算获得比值系数，即可获得超高空间分辨率的分布式温度信息，整个分布式测温系统实现的空间分辨率为N/F米。

本发明主要适用于超高空间分辨率的分布式温度传感应用，利用具有很小弯曲半径的小直径光纤缠绕到大直径光纤上，有效提高了传感系统的空间分辨率，具有低成本、结构简单、可操作性强等优点。

附图说明

图1为本发明的结构图；