[發(fā)明專利]利用雙向拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離免標(biāo)定測(cè)溫方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010610882.9
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN111751020A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧屹;李海瑜;馬世業(yè);徐進(jìn)東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中電投電力工程有限公司
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32;G01D5/353
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

本發(fā)明提供了一種利用雙向拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離免標(biāo)定測(cè)溫的方法。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是提供了一種利用雙向拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離免標(biāo)定測(cè)溫的系統(tǒng)，其特征在于，將光纖拉曼解調(diào)儀表DTS?1及光纖拉曼解調(diào)儀表DTS?2分別放置待測(cè)光纜兩端，利用前述的方法求解得到待測(cè)光纜的溫度T。本發(fā)明增長(zhǎng)了測(cè)量距離。同時(shí)由于是同一根光纜，其損耗條件和溫度場(chǎng)的分布完全一致，將兩臺(tái)儀表的測(cè)量通過算法處理，消除了損耗系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了免標(biāo)定的溫度測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，特別涉及利用光纖拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離溫度測(cè)量的方法及采用該方法的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

分布式光纖拉曼溫度傳感系統(tǒng)是利用光纖中拉曼散射現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量，具體來(lái)說(shuō)入射的光脈沖會(huì)產(chǎn)生1450nm的反斯托克斯拉曼散射光和1660nm的斯托克斯拉曼散射光，反斯托克斯光對(duì)周圍的溫度變化較為敏感，可以用于探測(cè)周圍的環(huán)境溫度變化。

近年來(lái)，分布式光纖拉曼傳感系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，但也隨之暴露出一些問題。包括探測(cè)距離很難進(jìn)一步增加，由于拉曼測(cè)溫需要避免受激拉曼散射，因此無(wú)法通過提升光功率的方式延長(zhǎng)測(cè)量距離。此外拉曼測(cè)溫是通過對(duì)比反斯托克斯散射光和斯托克斯拉曼散射光的強(qiáng)度變化來(lái)進(jìn)行溫度換算，而不同光纜，甚至同一光纜在不同布設(shè)條件下，其損耗特性會(huì)有不同，因此分布式光纖拉曼傳感系統(tǒng)需要在測(cè)量前首先對(duì)待測(cè)光纜進(jìn)行損耗測(cè)量及溫度標(biāo)定。

分布式光纖拉曼傳感系統(tǒng)由于無(wú)法使用通信常見的拉曼在線放大技術(shù)，同時(shí)過高的光功率也會(huì)引起受激拉曼散射，即使采用編碼脈沖等技術(shù)，例如：專利CN201310177011.2和CN201510626442.1等，目前最大測(cè)量距離普遍確定為30公里。而編碼脈沖則會(huì)導(dǎo)致光源控制和解調(diào)的難度加大。

為了實(shí)現(xiàn)分布式光纖拉曼傳感系統(tǒng)的免標(biāo)定，通常采用雙光源方法(如圖1所示)或是環(huán)形回路的測(cè)量方法(如圖2所示)。前者需要兩個(gè)激光器的波長(zhǎng)間隔等于拉曼斯托克斯波長(zhǎng)的間隔(即100nm)。后者將待測(cè)光纜的兩端接入到同一臺(tái)光纖拉曼解調(diào)儀表的兩個(gè)通道，導(dǎo)致測(cè)量距離減半。

上述方法均只針對(duì)部分問題，沒能將長(zhǎng)距離和免標(biāo)定一并解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：利用光纖拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)光纜長(zhǎng)距離免標(biāo)定溫度測(cè)量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種利用雙向拉曼散射信號(hào)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離免標(biāo)定測(cè)溫的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在待測(cè)光纜兩端各放置一臺(tái)光纖拉曼解調(diào)儀表，分別為光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-1及光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-2，其中：光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-1在接收自身發(fā)射脈沖的后向拉曼散射信號(hào)的同時(shí)，還接收光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-2發(fā)射脈沖的前向拉曼散射信號(hào)；光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-2在接收自身發(fā)射脈沖的后向拉曼散射信號(hào)的同時(shí)，還接收光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-1發(fā)射脈沖的前向拉曼散射信號(hào)；

對(duì)于光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-1，有：

對(duì)于光纖拉曼解調(diào)儀表DTS-2，有：

光纖拉曼解調(diào)儀表的溫度換算公式為：