[發明專利]分布式光纖溫度傳感器系統溫度現場校準裝置與方法

有效

• 申請號: 201010136371.4
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101813532A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 陳樂;張小麗;孫堅;富雅瓊;鄭恩輝;吳娟
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00;G01K11/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及分布式光纖溫度傳感器系統溫度的校準裝置與校準方法，特別 涉及一種分布式光纖溫度傳感器系統溫度現場校準裝置與方法。

背景技術

分布式光纖溫度傳感器系統國內外都研制了產品并開始應用于油庫、油輪、 危險品侖庫、冷庫、大型貨輪、軍火庫等溫度報警；各種大、中型變壓器、發 電機組的溫度分布測量，熱保護和故障診斷；地下和架空高壓電力電纜的熱檢 測與監控；火力發電所的配管溫度、供熱系統的管道、輸油管道的熱點檢測； 化工原料、照相材料及油料生產過程在線動態檢測；高層建筑、智能大廈、橋 梁、高速公路等在線動態檢測；航空、航天飛行器的在線動態檢測。已成為光 纖傳感技術和檢測技術的發展趨勢。由于它獨有的特點已成為工業過程控制中 的一種新的檢測方法與技術。

現有的分布式光纖溫度傳感器系統是由激光驅動器、激光器、耦合器、檢 測光纖、濾波器、光雪崩二極管、放大器、數據采集器和計算機組成。其工作 原理為：激光器不斷地向傳感光纖中發射激光，激光在光纖傳輸過程中發生空 間散射。一部分光向前傳輸同時一部分產生后向散射光。由于拉曼光譜對溫度 敏感，通過耦合器和分光器將后向散射光中的拉曼光譜分離出來，再經過光雪 崩二極管和放大器處理后進行數據采集，然后再將采集到的數據送往數據處理 器和計算機進行數據處理計算，最終得到溫度數據。

目前，分布式光纖溫度傳感器系統應用領域廣泛，市場需求量大，因此要 求保證該系統的測溫精度，需要進行校準。現在主要是采用出廠時一次性校準， 以恒溫水槽多次測量溫度的平均值與分布式光纖傳感器系統測得的溫度值進行 比較；安裝分布幾個熱電偶多次進行溫度測量取平均值與分布式光纖傳感器系 統測得的溫度值進行比較；但由于溫度受到多種參數的影響，隨著系統在工業 現場使用的時間增長，計算機上顯示的溫度值與實際光纖上的溫度值的誤差會 逐漸擴大。現有的辦法是定期將設備返還廠家進行檢測、校準。

現有的對分布式光纖溫度傳感器系統校準的方法，存在的缺陷和不足之處 如下：

1、由于恒溫水槽屬于中小型設備，不易方便攜帶，加大了人力物力；

2、測溫現場比較復雜，恒溫水槽不易布置，影響校準工作；

3、分布式的熱電偶需要安裝在測溫現場，從而破壞現場；

4、校準溫度時需要中斷溫度監測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分布式光纖溫度傳感器系統溫度現場校準裝置 與方法，運用現有理論校準基礎和溫度計量知識，解決了分布式光纖溫度傳感 器的校準問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一、一種分布式光纖溫度傳感器系統溫度的現場校準裝置：

包括圓柱體、隔熱圈、兩片加熱片、電源、四個熱電偶、具有特定發射率 的物質、便攜式紅外熱像儀、計算機、隔熱罩和三腳架；將分布式光纖溫度傳 感器系統前端的檢測光纖按其自然半徑盤繞后放入橫向放置的圓柱體的空腔 內，蓋上隔熱罩，圓柱體外裝有隔熱圈，兩片加熱片對稱設置在圓柱體內部， 加熱片連接電源，在圓柱體空腔底部等分布置四個熱電偶，四個熱電偶分別連 計算機，在圓柱體底面涂一層特定發射率的物質，距特定發射率的物質的正前 方1-2m處放置便攜式紅外熱像儀。

二、一種分布式光纖溫度傳感器系統溫度的現場校準方法：

在外包裹隔熱圈的、橫向放置的圓柱體內安裝有分布式光纖溫度傳感器系統 的檢測光纖，檢測光纖按其自然半徑盤繞后放入橫向放置的圓柱體空腔內，安 裝檢測光纖的圓柱體一端蓋上隔熱罩，兩片加熱片對稱設置在圓柱體內部，加 熱片連接電源，從而對圓柱體進行加熱，加熱時間為10-20分鐘，圓柱體空腔底 部等分布置四個熱電偶，四個熱電偶分別連計算機數據處理部分進行測溫，測 得的溫度場的變化直至誤差在允許誤差范圍內，才開始紅外測溫，圓柱體底面 涂一層特定發射率的物質，便攜式紅外熱像儀放置在所述前面板正前方的1-2m 距離，利用便攜式紅外熱像儀非接觸式測溫進行溫度測量；將便攜式紅外熱像 儀測得的溫度與分布式光纖溫度傳感器系統測得的溫度進行比較，從而完成校 準過程。