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测量仪表相关技术文章基于拉曼散射的测温系统的改善和方案设计bvm-330变电站开关柜光纤在线测温系统

测量仪表相关技术文章基于拉曼散射的测温系统的改善和方案设计

1 引言

光纤具有测距,可复用,非破坏性报警,报警温度可调,传感器输出为光信号,抗电磁干扰等优点。所以现代通信中使用光纤作为信号的传导介质,而在信号的传输过程中,由于温度过高或过低引起的通信中断也时有发生,造成了很大的经济损失,使得对光纤沿线的温度进行实时监测具有很大的实用意义。基于拉曼散射的分布式光纤测温技术,是近十几年来迅速发展的新型测温技术。利用光纤作为温度信息的传感和传输介质。随着光纤的增长,测量点数的增加,单位信息的获取成本大大降低,这是分布式光纤温度传感器相对于其他温度传感器的显著优点。在数据采集和处理方面,通过改善分布式光纤测温系统的信号处理方式,来提高整个系统的测温精度和空间定位精度。能使分布式光纤测温系统实现真正的分布式测量,完成准确测量、实时测量,从而真正发挥其巨大的实际运用作用。

2 温度测量原理

当激光脉冲在光纤中传输的过程中与光纤分子相互作用,发生多种形式的散射,有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。这里提出的光纤测温原理是依据背向拉曼散射的温度效应。由于瑞利散射对温度不敏感;布里渊散射对温度和应力都敏感,容易受外界环境干扰,影响测量的准确度;拉曼散射效应可以用入射光与散射介质的相互作用、能量转移加以解释,入射光与散射介质发生非弹性碰撞,在相互作用时,入射光可以放出或吸收一个与散射介质分子振动相关的高频声子,称作为斯托克斯光(Stokes)或反斯托克斯光(Anti—Stokes)。长波一侧波长为λs(λs=λo+△λ)的谱线称为斯托克斯线(stokes),短波一侧波长为λa(λa=λo一△λ)的谱线称为反斯托克斯线,其中斯托克斯光与温度无关,而反斯托克斯光的强度则随温度变化。测量入射光和反射光之间的时间差,可得发射散射光的位置距入射端的距离,这样就实现了分布式的测量。