[发明专利]基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法

权利要求书

1.一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、使脉冲激光器（1）的输出光经环形器（2）的第一端口和第二端口输出至传感光纤（3）中，并将信号采集装置与环形器（2）的第三端口连接；

S2、定标测量阶段：在传感光纤（3）的前端位置为L_c处设置参考光纤环，设置参考光纤环的温度为T_c0，通过信号采集装置采集参考光纤环中各点的反斯托克斯光光强和斯托克斯光的光强的比；然后将整条传感光纤的温度设置为T₀，通过信号采集装置采集传感光纤任意位置L处的反斯托克斯光光强和斯托克斯光的光强的比；

S3、标定测量阶段：在传感光纤的多个位置处分别选取长度为l₁的光纤环作为校准光纤环，并使这几个位置处校准光纤环的温度保持为T₁不变，分别采集校准光纤环位于这几个位置处时的传感光纤的后向反斯托克斯和斯托克斯光的光强比值其中，和分别表示标定测量时后向反斯托克斯光和后向斯托克斯光的散射光强；

S4、计算得到标定测量阶段中各个位置处的传感光纤温度敏感因子M的值，并进行线性拟合，得到传感光纤温度敏感因子M（L）随距离L的全部函数值；

S5、测量阶段：设定参考光纤环的温度为T_c，通过信号采集装置采集在参考光纤环中各点的反斯托克斯光光强和斯托克斯光的光强的比；同时测量传感光纤中各个位置的反斯托克斯光光强和斯托克斯光的光强的比；

S6、根据上述步骤S2~S5测量结果，根据解调公式计算得到传感光纤沿线的全部温度信息T，所述解调公式为：

；

式中，h、k分别为普朗克常数和玻尔兹曼常数，为传感光纤的拉曼频移量, M(L_c)为传感光纤在L_c位置处的温度敏感因子。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，所述校准光纤环的长度l₁为10m，所述参考光纤环的位置为L_c=50m。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，所述步骤S2中，分别在整条传感光纤中的1 km、3 km、5 km、7 km、10 km的五个位置处，选取长度为10m的光纤环作为校准光纤环进行标定测量。

4.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，所述步骤S3中，计算得到标定测量阶段中各个位置处的传感光纤温度敏感因子M的值的公式为：

。

5.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，所述信号采集装置包括滤波器（4）、第一雪崩光电探测器（5），第二雪崩光电探测器（6）、数据采集卡（9）和计算机（10）；其中，环形器（2）的第三端口与滤波器（4）的输入端连接；第一雪崩光电探测器（5）和第二雪崩光电探测器（6）的输出端与数据采集卡（9）的输入端连接；数据采集卡（9）的输出端与计算机（10）的输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于分布式光纤拉曼传感系统的双路高精度温度解调方法，其特征在于，所述信号采集装置还包括第一放大器（7）和第二放大器（8），所述第一雪崩光电探测器（5）和第二雪崩光电探测器（6）的输出端分别通过第一放大器（7）和第二放大器（8）与所述数据采集卡（9）的输入端连接。