论文部分内容阅读
分布式光纤测温系统(Distributed Optical Fiber Temperature Sensor System,DTS)是利用传感光纤中散射光光强与温度间的关系设计的测温系统。该测温方式克服了传统测温方式的不足之处,具有独特优势,系统不受电磁干扰,绝缘性好,质量轻,体积小,可用于长距离的测温,应用场所广泛。DTS不受电磁干扰,可用于电缆整条线路的温度监测。适合用于长距离的温度监测如燃气管道、隧道等地温度监测,随着测温距离的增加DTS具有更高的性价比。此外DTS布线简洁,通过测温软件可直接读取传感光纤沿线的温度分布情况,减少了测温系统安装布置的工作量。国外对DTS技术的研究开始于20世纪70年代,我国开始于20世纪80年代。目前分布式光纤测温技术持续发展,系统性能不断优化,将会具有更加广阔的应用前景。论文阐述了基于拉曼散射的DTS测温以及定位原理,并对其它光纤测温原理进行了介绍,包括:基于布里渊散射的测温原理、基于瑞利散射的测温原理、光纤光栅测温原理,比较了多种测温原理的优势及不足之处。详细介绍了硬件系统的组成,包括激光器、波分复用器(WDM)、雪崩二极管(ADP)数据采集卡及传感光纤。对各个组成元件的性能要求及选型标准进行了说明。阐述了anti-stokes、stokes光信号转化为温度信号的过程,对信号处理的各个环节都进行了介绍。论文对系统性能进行分析,包括:测温精度、空间分辨率、定位精度、响应时间等,提出采用分段线性拟合的方法提高测温精度,并通过添加光开关元件的方式增加系统测温范围,利用算法实现定温及差温预警方式,从各角度使系能的性能获得提升。论文最后对建筑物内的火灾预警实验进行了分析,探讨了DTS定温及差温预警应用于建筑物内火灾探测的可行性,并对两种火灾预警方式进行了比较,得出两种测温方式的适用场合以及探测火灾时光纤布置要求。