光纤测温原理

测温

首先理解光的频谱，太阳光是频谱非常丰富的自然光，包含从紫外—红外的大量光谱，DTS使用的光源是频谱极其窄的光源，我们的DTS使用是1550nm，正负5个nm的不可见、红外波长的光源。

光在光纤介质中传输（多模光纤、单模光纤），部分光线偏离原来的方向向四周散射，光的散热会激发出另外几个光谱，有瑞利散射，布里渊散射，以及拉曼散散，这几个光谱有异于入射光1550的光谱，几有最大100nm的偏差。

光纤测温原理是基于拉曼散射的物理原理。光子和光纤热振动相互作用发生能量交换，一部分热振动转换为光能，发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光；一部分光能转换为热振动，发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯。这两部分的光在我们的系统上可绘制出能量图如下：

1、探测器主机的打出的红外短脉冲光在光纤中传输， 短脉冲光相当于一辆0.5米长的列车在隧道中光速飞驰，行驶所到的位置，该位置的光纤温度就被收储起来并发通过背向反射光回主机端。

2、从光纤任意位置的端面都可以得到上边的频谱图，频谱图蕴含着温度信息

3、通过对频谱图的连续采样，可以得上图的斯托克斯曲线和反斯托克斯曲线。该曲线横坐标是距离，纵坐标是温度信号的能量(远程至DTS软件看原始曲线)。

4、通过公式计算出温度随距离的分布式曲线图。

5、通过光纤测温主机软件可以该曲线进行分区，每个分区可以分不同温度报警，不同报警输出，不同的报警联动，形成一套分布式光纤火灾报警系统。

定位

定位功能基于OTDR（光时域反射）原理，当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，它在光纤中传输的同时不断产生后向拉曼散射光波，这些后向拉曼散射光波的强弱受到所在光纤散射点的温度影响而有所改变，散射回来的喇曼光波经过光学滤波、光电转换、放大、模-数转换后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来，并且根据光纤中光波的传输速度和背向光回波的时间对温度信息定位。由于后向拉曼散射光波非常微弱，因此系统需要非常高的增益、非常低的噪声水平才能检测；另外为了实现足够的空间定位精度，系统必需具有足够的时间分辨率，即带宽和采样频率，我司产品光每跑0.4米就完成一次温度采样。

假设图中发生火警位置距离主机的位置为L，光速为c,光纤纤芯的折射率为n=1.5（一般取1.5）,光脉冲触发后经过Tn检测到温度异常，那温度异常的位置为

L为异常位置光纤离主机的距离，定位精度达到0.5米以上。