[发明专利]一种分布式光纤测温方法及其应用

说明书

本发明公开了一种分布式光纤测温方法及其应用，涉及光纤传感技术、温度检测方法领域。所述的方法包括：利用光纤通道中采集到的两路反射光的光强,解析得到原始光强的位置和大小，再设计算法对温度误差，进行精度补偿，从而精确地测量出光纤上各点的温度值。本申请的方法采用距离动态补偿系数将测量反射光强和实际光强位置进行定位，通过测得的反射光强解调出原始光强，更精确地定位温度点变化。并且考虑工作环境影响，通过优化温度解调算法将工作环境影响进行补偿校正。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术、温度检测方法领域。

背景技术

目前,三维立体仓储是物流运输及仓储的一大趋势。针对立体仓库的温度测量方案,主要有基于传感器网络的点式温度传感系统,基于火焰识别的视频检测方案,以及基于光纤测温的分布式温度监测方案。

近年来,基于拉曼散射的分布式光纤测温系统被深入研究和发展。由于具有抗电磁干扰、测量距离长的特性,分布式光纤测温在众多工业领域被广泛应用,例如火灾预警、电线安全监测以及输油管路的泄露检测。光纤本身不带电、体积小、质量轻、易弯曲、长距离传输、抗电磁干扰、抗辐射，特别适合在易燃易爆、空间受到严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。然而,系统的测量结果会受到光纤插入损耗、光纤传输损耗也称为光纤衰减及雪崩光电二极管暗电流噪声的影响。

相关技术中,解调方案采集到的光强值是初始光强经过累加后的结果，在反映温度时有一定滞后性和误差。相关技术中,认为电路组装完成后暗电流噪声趋于稳定,人为给出一个定值作为暗电流噪声值，然而电路工作时的温度、偏置电压都会影响到输出结果,所以暗电流噪声在不同测量周期内呈现出波动,将暗电流噪声定值会造成测量结果的波动较大、误差也较大。

发明内容

本发明是提供一种更精确更灵敏的分布式光纤测温方法方案。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种分布式光纤测温方法，本发明是这样实现的：

1)传感器向光纤发射光信号，在所述传感光纤上选取一部分作为测温光纤段在所述传感光纤上不属于测温光纤段的部分选取至少一个参考光纤段,并将所述参考光纤段置于恒温环境下。

进一步地,所述对采集到的后向散射光进行处理,包括根据后向散射光的信号值变化,分离出属于所述测温光纤段的散射光数据根据分离后的结果,将所述测温光纤段上的某一点在所述测温通道上的测温结果进行位置匹配。

进一步地,所述对采集到的后向散射光进行处理,还包括进行位置匹配后,采集所述参考光纤段的散射光数据，将采集到的光强值通过公式进行定位分析，根据测量结果解出所述位置定位公式中的位置参数，匹配原始光强的位置。

进一步地，所述初始光强定位校正公式为：

l_s1＝l_s+Δ_l

Δ_l＝l₀f

其中f为定位系数，f＝0.00041,Δ_l为斯托克斯光实际温度位置与采集到的光强位置的距离差，单位为m。斯托克斯原始光强校正后的位置为l_s1，采集到的斯托克斯光强位置点为l_s，再用l_s1＝l_s+Δ_l，即可用采集到的光强值定位到原始斯托克斯光强值的位置点。考察信号值随着距离值增大而变化的对应关系。

选取信号值与距离值之间具有平稳的线性关系的数据,即为属于所述测温光纤段的散射光数据。

2)对于采集到的斯托克斯和反斯托克斯光强值进行处理，计算出原始的单一光强值，进一步地将原始光强进行比值，解调出温度值。