[發(fā)明專利]提高分布式測溫系統(tǒng)采樣率的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911269709.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN110907062B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 侯墨語;王紀強;吳新文;劉統(tǒng)玉;李振;趙林;董果鳳;劉媛;王金玉
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京弘權(quán)知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

1.一種提高分布式測溫系統(tǒng)采樣率的方法，其特征在于，包括：

將測溫光纖的首端和尾端分別連接至光開關(guān)的第N通道上，根據(jù)從測溫光纖頭部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度，及從測溫光纖尾部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度獲取每條測溫光纜中反斯托克斯光和斯托克斯光衰減系數(shù)差；

設定初始損失值Loss、初始損失補償步長Step以及平均溫度最大偏移量絕對值MaxShift，解調(diào)得到標定光纖各點溫度分布數(shù)據(jù)，獲取標定光纖的起始位置Ps和終止位置Pe之間的平均溫度T，根據(jù)平均溫度T計算溫度偏移量Shift，當|Shift|MaxShift結(jié)束損耗系數(shù)的標定；

將參考光纖的一端與1號光開關(guān)連接，標定光纖的一端與2號光開關(guān)連接，標定光纖的另一端與測溫光纖相連，其中所述1號光開關(guān)和所述2號光開關(guān)均包含一個輸入口和N個輸出口，將兩個光開關(guān)的第1至N-1個輸出口配對熔接形成第1至N-1個通道，其中N≥3；

根據(jù)計算1號光開關(guān)和2號光開關(guān)的第1至N-1個輸出口之間連接的光纖長度差，其中c₀為真空中光速，F(xiàn)s為采樣頻率，R為光纖折射率；

將所述1號光開關(guān)和2號光開關(guān)同時切換至第m個通道后計算溫度，并將第m個通道的數(shù)據(jù)存儲在存儲區(qū)的第i*m+m-1的位置處，其中m＝1，2……N-1，i＝0，1，……n-1，n為待測的溫度點數(shù)；

當測溫光纖纏繞螺紋管時，根據(jù)計算第i*(N-1)+j個溫度點的空間位置，其中，式中，i＝0，1，……n-1，j＝0，1，……N-1，D為螺紋管直徑，s為螺距；其中：

所述根據(jù)平均溫度T計算溫度偏移量Shift，包括：

根據(jù)Shift＝T-T₀計算溫度偏移量Shift，其中T₀為參考光纖溫度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高分布式測溫系統(tǒng)采樣率的方法，其特征在于，所述根據(jù)從測溫光纖頭部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度，及從測溫光纖尾部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度獲取每條測溫光纜中反斯托克斯光和斯托克斯光衰減系數(shù)差，包括：

根據(jù)獲取每條測溫光纜中反斯托克斯光和斯托克斯光衰減系數(shù)差，其中LN_f(x)為光從測溫光纖頭部射入時，位置x處的信號比值：N_af(T_x)，N_sf(T_x)為從測溫光纖頭部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度；

LN_b(x)為光從測溫光纖尾部射入時，位置x處的信號比值：N_ab(T_x)，N_sb(T_x)為從測溫光纖尾部射入時在位置x的反斯托克斯和斯托克斯光的強度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高分布式測溫系統(tǒng)采樣率的方法，其特征在于，未修正衰減系數(shù)差時，在測溫光纖距離起點位置x處的溫度為：

其中，h為普朗克常數(shù)；Δv為拉曼聲子數(shù)；k為玻爾茲曼常數(shù)，C_hkv＝k/hΔv，T₀為參考光纖溫度，N_a(T₀)，N_a(T_x)，N_s(T₀)，N_s(T_x)分別為反斯托克斯光在參考光纖和測溫點x處的強度以及斯托克斯光在參考光纖和測溫點處的強度；

修正衰減系數(shù)差之后，在測溫光纖距離起點位置x處的溫度為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高分布式測溫系統(tǒng)采樣率的方法，其特征在于，所述解調(diào)得到標定光纖各點溫度分布數(shù)據(jù)，包括：

解調(diào)得到標定光纖各點溫度分布數(shù)據(jù)為