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温度测量涉及国民经济社会的诸多方面,意义重大。随着发展,对温度测量的要求不断提高。传统的电子传感器由于固有的点式测量和电学设计特征,导致其不可避免地存在测量有盲区和易受电磁干扰等缺点,严重限制了温度测量技术的发展。近年来光纤传感技术兴起,为温度测量提供了新的方案。光纤传感技术具有长距离、分布式、抗电磁干扰、本质安全以及寿命长等诸多优点,非常适用于楼宇火灾预警、输电线路工作及安全状态监测、油气管线故障检测以及矿井安全监测等工程应用场景。在光纤传感技术中,可用于温度测量的主要有基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg gating,FBG)的温度检测技术、基于布里渊散射效应(Brillouin scattering effect)的温度检测技术和基于拉曼散射效应(Raman scattering effect)的温度检测技术。其中,基于布里渊散射效应的温度检测技术既可通过常规单模光纤实现分布式、长距离的温度检测,又由于布里渊散射效应对应变也敏感,使该技术存在同时检测温度和应变的特点,而BOTDR系统具有适于工程应用的单端接入特征,因此本文主要研究基于BOTDR的分布式光纤测温系统。首先,本文研究了系统的测温原理。光纤中的自发布里渊散射具有散射光功率和频率与所处环境温度呈线性关系的特性,故可用于温度检测。由于探测信号为光脉冲,故可利用“飞行时间法”获得位置信息。选择了相干探测而不是直接探测的探测机理,以降低探测难度和提高探测精度。选择了基于FFT而不是频率扫描技术的布里渊频移解调方案,以提升系统响应速度。根据探测机理与解调方案,对系统进行了总体设计。其次,本文研究了温度解调算法的设计与实现。利用FFT进行布里渊散射谱的分析,通过LM算法对布里渊散射谱进行拟合,并设计实现了基于LabVIEW的温度解调。最后,本文利用所设计的系统进行了测温实验并对系统进行了性能分析。通过分析系统各部分参数设计,对系统所需的关键器件进行了选型。利用选定的器件为主体搭建了实验系统,在一定的条件下进行了实验,结果表明,所设计的系统性能指标为:测温范围可达30~80℃,测量精度可达2℃,空间分辨率可达2 m,传感距离可达9.65 km。另外,本文还进行了高消光比脉冲光调制提升BOTDR系统性能的研究,设计了基于相干探测的脉冲光消光比测量方案,实验验证了采用基于半导体光放大器(SOA)的脉冲调制方案,相对于采用传统的基于电光调制器(EOM)的脉冲调制方案,探测脉冲光的消光比提高了16 dB,进而使BOTDR系统在10.7 km传感光纤末端的布里渊频移波动由10.6 MHz减小至5.7 MHz,且在同等测量条件下,传感距离由10.7 km提升至27 km。