[發(fā)明專利]雙寬度脈沖光纖分布式拉曼測(cè)溫空間分辨率提升方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010062360.X | 申請(qǐng)日： | 2020-01-20 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111238680B | 公開(kāi)（公告）日： | 2021-05-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 錢(qián)洪衛(wèi);張靜;周勇軍;趙艷紅 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 上海波匯科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | G01K11/324 | 分類號(hào)： | G01K11/324 |
| 代理公司： | 上海智力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31105 | 代理人： | 周濤 |
| 地址： | 201613 上海市*** | 國(guó)省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 寬度 脈沖 光纖 分布式 測(cè)溫 空間 分辨率 提升 方法 | ||
本發(fā)明涉及一種雙寬度脈沖光纖分布式拉曼測(cè)溫空間分辨率提升方法，包括以下步驟：S1、分別將兩個(gè)脈沖寬度為W和W+ΔW的激光射入光纖中，分別獲得兩組脈沖激光光纖背向散射的stokes光信號(hào)和反stokes光信號(hào)；S2、根據(jù)探測(cè)到的stokes信號(hào)和反stokes信號(hào)計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)脈沖寬度空間分辨率下的分布式溫度Tw和Tw+△w；S3、通過(guò)S2步驟所獲得的對(duì)應(yīng)空間分辨率下的分布式溫度Tw和Tw+△w，可計(jì)算獲得以ΔW脈沖寬度下空間分辨率的分布式溫度T△w：通過(guò)本發(fā)明的方法，可以在不減少脈沖寬度和模擬響應(yīng)時(shí)間的情況下，既保證了檢測(cè)端的信號(hào)大小，同時(shí)又保證了空間分辨率得以提升。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙寬度脈沖光纖分布式拉曼測(cè)溫空間分辨率提升方法。
背景技術(shù)
空間分辨率是分布式光纖溫度測(cè)量系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合下都對(duì)該指標(biāo)有比較高的要求。對(duì)于火災(zāi)探測(cè)，如果火源比較小，就勢(shì)必要求檢測(cè)系統(tǒng)的空間分辨率足夠高，對(duì)于空間分辨率比較低的系統(tǒng)，小火源引起的信號(hào)只有很小的一點(diǎn)，容易造成漏判；對(duì)于水壩的滲漏監(jiān)測(cè)，微小的裂縫只能引起很小一段光纖的局部溫度異常，只有提升空間分辨率才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些隱患。
對(duì)于分布式光纖溫度測(cè)量系統(tǒng)，決定其空間分辨率的有三個(gè)因素：光脈沖寬度、模擬放大帶寬、AD數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔，其中光脈沖寬度起決定性作用，檢測(cè)端的信號(hào)大小與光脈沖寬度成正比。
如果要提高空間分辨率，光脈沖寬度就必然要變小，同時(shí)模擬放大帶寬要變大，AD數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔變小，如果光脈沖寬度不變，只改變模擬放大帶寬和AD數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔是無(wú)法提升空間分辨率的。
發(fā)明內(nèi)容
為了不減少光脈沖寬度而實(shí)現(xiàn)空間分辨率的提升，本發(fā)明提供了一種雙寬度脈沖光纖分布式拉曼測(cè)溫空間分辨率提升方法，本發(fā)明的技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種雙寬度脈沖光纖分布式拉曼測(cè)溫空間分辨率提升方法，包括以下步驟：
S1、分別將兩個(gè)脈沖寬度分別為W和W+ΔW的激光射入光纖中，分別獲得兩組激光脈沖的光纖背向散射的stokes信號(hào)和反stokes信號(hào)；
S2、根據(jù)探測(cè)到的stokes信號(hào)和反stokes信號(hào)計(jì)算獲得對(duì)應(yīng)脈沖寬度空間分辨率下的分布式溫度Tw和Tw+Δw；
S3、通過(guò)S2步驟所獲得的對(duì)應(yīng)空間分辨率下的分布式溫度Tw和Tw+Δw，可計(jì)算獲得以ΔW脈沖寬度空間分辨率下的分布式溫度TΔw：
進(jìn)一步地，S1中，兩個(gè)脈沖寬度分別為W和W+ΔW的激光射入光纖的重復(fù)頻率相同，獲取背向散射stokes信號(hào)和反stokes信號(hào)曲線的測(cè)量平均降噪時(shí)間相同以及數(shù)據(jù)采樣時(shí)間間隔相同，數(shù)據(jù)采樣時(shí)間間隔≤ΔW，ΔW/W≤0.5。
進(jìn)一步地，S3中，L＝cW/(2n)，ΔL＝cΔW/(2n)，c為光在真空中的傳播速度，n為光纖折射率。
進(jìn)一步地，計(jì)算TΔw時(shí)包括以下步驟：
S4、根據(jù)熱量變化計(jì)算公式ΔQ＝CmΔT計(jì)算出某一長(zhǎng)度光纖處的溫度變化，其中C為光纖的比熱容，m為該段光纖的質(zhì)量，ΔT為溫度變化；
S5、ΔL長(zhǎng)度下的熱量變化ΔQΔL＝ΔQL+ΔL-ΔQL，得到TΔw。
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