[发明专利]一种分布式光纤测温装置中光开关损耗测量及标定方法

说明书

本发明涉及一种分布式光纤测温装置中光开关损耗测量及标定方法，该方法包括：1)采集设定温度下与测温起始位置的距离为l的位置处的斯托克斯光信号及反斯托克斯光信号，l大于光开关所处位置与测温起始位置的距离；2)根据温度解调公式及步骤1)中的采集的斯托克斯光信号及反斯托克斯光信号，计算标定温度T₀下实际的斯托克斯光信号和反斯托克斯光信号的比值；3)根据定标温度T₀下斯托克斯和反斯托克斯光两条曲线比值初始值及步骤2)计算的比值，获得光开关损耗系数。该标定方法为：利用上述测量方法获取光开关损耗系数，利用光开关损耗系数，对分布式光纤测温装置光开关之后的定标曲线进行修正。本发明提高了温光纤沿线各点的测温精度。

技术领域

本发明属于分布式光纤测温系统领域，具体涉及一种分布式光纤测温装置中光开关损耗测量及标定方法。

背景技术

分布式光纤测温装置是将整个测温光纤作为传感器，可以测试沿线所有点的实时温度。温度精度作为光纤测温重要的一个指标，其要求光纤沿线所有点都必须满足标准要求。根据温度解调公式：

其中，T为光纤沿线某位置的待测温度，T₀为标定位置处(即定标光纤)的实际温度，即定标温度，K_B为玻尔兹曼常数，h为普朗克常数，Δν为拉曼频移。V_as(T,L)为采集卡得到的光纤沿线待测温度下反斯托克斯光信号电压，V_s(T,L)为采集卡得到的光纤沿线待测温度下斯托克斯光信号电压；V_as(T₀,L)为根据标定位置L＝0及其温度T0下，经衰减计算反斯托克斯光信号电压；V_s(T₀,L)为根据标定位置L＝0及其温度T0下，经衰减计算斯托克斯光信号电压。V_as(T₀,L)和V_s(T₀,L)的准确性直接影响光纤测温的精度。

其中，V_as(T₀,L)和V_s(T₀,L)就是定标数据，获得该定标数据，就可以采集测温光纤沿线待测温度下的反斯托克斯光信号电压和斯托克斯光信号电压，结合上述温度解调公式来获得待测温度。

但是由于光纤具有一定的损耗，基于上述定标数据的测温光纤的测温结果并不准确，必须对定标数据V_as(T₀,L)和V_s(T₀,L)进行修正，即对测温光纤进行标定，其标定过程即为求光纤衰耗系数，根据光纤衰耗系数计算V_as(T₀,L)和V_s(T₀,L)两条标定曲线。

光纤衰耗系数是根据已知采集曲线经过一阶拟合所得，其前提是必须保证整盘光纤在一个恒定的温度下，根据曲线不同两点间的光强值计算整盘光纤的衰耗系数。如公布号为CN110231106A的中国发明专利公开了一种获取分布式光纤拉曼测温系统中测温光纤的衰减差方程，然后获得衰减差与温度的关系图，拟合后获得衰减差关于温度的拟合曲线方程，然后将之用于光纤测温中。

虽然上述标定方法考虑了光纤损耗的影响，但是现有的光纤测温装置依然存在测量温度与实际温度存在一定偏差的问题。

发明内容

针对现有的光纤测温装置在考虑光纤损耗情况下，测量温度与实际温度依然存在一定偏差的问题，经过研究发现，为实现光纤测温经济性，往往在光纤测温装置中放入光开关，实现多条光纤线路的分时测温。由于光开关的引入，标定曲线在光开关处有一定的衰耗，而标定位置位于光开关之前，这就导致光开关后面的温度和前面有一定的偏差，导致标定曲线并不准确，最终使得温度测量精度不高。