[發(fā)明專利]基于無線溫度采集單元的DTS在線分區(qū)校正方法及裝置

在審

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• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN109540300A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 徐成山;劉永利;李清振;周素芹;魏茂安;李姣
• 申請（專利權）人: 青島匯安谷科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;G01J5/02
• 代理公司: 北京金碩果知識產權代理事務所(普通合伙) 11259
• 代理人: 孫麗娜

本發(fā)明涉及基于無線溫度采集單元的DTS在線分區(qū)校正方法及裝置，包括以下步驟，將沿待探測的管線路徑敷設的傳感光纖分成N個區(qū)域，在每個區(qū)域內埋設若一個無線溫度采集裝置，定期采集該區(qū)域內傳感光纖周邊溫度信息并發(fā)射；無線信號接收裝置接收每個區(qū)域的溫度信息信號，并將信號轉化為相應的電信號，上傳至DTS主機；DTS主機將當前一組的溫度信號同上一個時刻接收到的溫度信號進行比較、校正，并更新各分區(qū)中的基準溫度參數(shù)值，DTS主機通過帶有各分區(qū)基準溫度參數(shù)的公式計算出光纖鏈路上不同分區(qū)的溫度曲線并綜合顯示。本發(fā)明的有益效果是分區(qū)解決鏈路衰減、不同位置環(huán)境變化對測溫的影響，通過精細劃分探測區(qū)域對基準溫度進行精確、在線的校正。

技術領域

本發(fā)明屬于溫度傳感技術領域，尤其涉及一種基于無線溫度采集單元的DTS在線分區(qū)校正方法及裝置。

背景技術

分布式光纖傳感技術作為新型傳感器，具有大容量、長距離、高精度、抗干擾等先天優(yōu)勢，近年來發(fā)展迅速。其中，分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(DTS)是商用化最成功的代表，它是基于溫度敏感效應(溫度差異)實現(xiàn)對線性資產(如電纜、隧道、管道)的分布式監(jiān)測，在火災監(jiān)測、高溫液體泄漏和高壓氣體泄漏等應用場景發(fā)揮作用。

DTS采用自發(fā)背向散射光作為溫度變化量的信息載體，通過背向散射光強度的變化來反應溫度的變化量。因此DTS系統(tǒng)中，基準溫度的標定直接決定了分布式光纖傳感系統(tǒng)溫度探測的準確度。目前常用的溫度標定方法是將探測光纖前端一定長度的光纖作為參考單元，置于恒溫裝置中，將此恒溫裝置所設定的恒定溫度T0作為基準溫度，通過上位機計算得到光纖鏈路上的解析溫度T為：

其中：h為普朗克常數(shù)，c為真空中的光速，k為玻爾茲曼常數(shù)，Δγ為偏移波束，R(T)為溫度T時探測到的反斯托克斯和斯托克斯光強之比，R(T0)為以T0為基準溫度的反斯托克斯和斯托克斯光強之比。

一般的溫度標定方法當基準溫度點發(fā)生溫度變化時，基準溫度無法自動更新，需要重新進行基準溫度的人為標定。此外，光纖鏈路上在光纖前端設定基準溫度，由于工程應用中多種衰減的存在，光纖鏈路遠端的溫度解析精度將無法保證。針對以上問題，提出對探測路徑進行分區(qū)，采用無線溫度采集單元實現(xiàn)全鏈路分區(qū)在線校正。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于常溫輸送管線分布式光纖測溫裝置及測溫方法，目的是提高系統(tǒng)溫度解析精度，實時自動更新數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)可靠性，提高DTS在惡劣工程環(huán)境下的測溫性能，有利于光纖傳感技術的進一步推廣應用。

本發(fā)明的技術方案為：

基于無線溫度采集單元的DTS在線分區(qū)校正方法，包括以下步驟，

第一步，將沿待探測的管線路徑敷設的傳感光纖分成N個區(qū)域，在每個區(qū)域內埋設若一個無線溫度采集裝置，定期采集該區(qū)域內傳感光纖周邊溫度信息并發(fā)射；

第二步，無線信號接收裝置接收無線溫度采集裝置發(fā)射的每個區(qū)域的溫度信息信號，并將信號轉化為相應的電信號，通過串口或USB接口上傳至DTS主機；

第三步，DTS主機將當前一組的溫度信號同上一個時刻接收到的溫度信號進行比較、校正，并更新各分區(qū)中的基準溫度參數(shù)值，DTS主機通過帶有各分區(qū)基準溫度參數(shù)的公式計算出光纖鏈路上不同分區(qū)的溫度曲線并綜合顯示；設各分區(qū)的基準溫度為Ti，i＝0,1,2,…N-1，由此得到的各分區(qū)管線探測溫度曲線ti，i＝0,1,2,…N-1，計算公式如下，

其中，h為普朗克常數(shù)，c為真空中的光速，k為玻爾茲曼常數(shù)，Δγ為偏移波束，R(Ti)為第i分區(qū)中以Ti為基準溫度的反斯托克斯和斯托克斯光強之比，R(ti)為i分區(qū)中ti溫度下探測到的反斯托克斯和斯托克斯光強之比。