分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的自校準(zhǔn)與空間特性研究

馮 婷，黃 俊，賴(lài) 華，李 川，趙振剛

(昆明理工大學(xué) 信息工程及自動(dòng)化學(xué)院，云南 昆明 650504)

電力電纜、地鐵站、隧道、邊坡曾因溫度監(jiān)測(cè)不力而發(fā)生的火災(zāi)，給國(guó)家?guī)?lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)也嚴(yán)重威脅到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。傳統(tǒng)的溫度傳感器在易燃易爆或者電磁干擾的環(huán)境下受到極大限制，需要增加電磁屏蔽措施和添加溫度補(bǔ)償模塊[1-2]。

相比一般的溫度傳感器，采用分布式光纖傳感器，除了具有抗電磁干擾、安全、防爆等優(yōu)勢(shì)之外[3]，還具有測(cè)溫空間范圍廣、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕，能夠測(cè)量許多特殊區(qū)域或者狹窄空間的溫度場(chǎng)分布[4]等優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)80年代，南安普頓大學(xué)首次提出分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)。到21世紀(jì)，美國(guó)安捷倫公司推出的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)溫距離達(dá)到3 km，溫度分辨率達(dá)到1 ℃，空間分辨率達(dá)到1 m，同時(shí)還能進(jìn)行多通道測(cè)量[5]。文獻(xiàn)[6]中，中國(guó)計(jì)量學(xué)院分析了光纖中的自發(fā)拉曼散射效應(yīng)以及其放大后的特性，從而提出了一種基于自發(fā)拉曼散射效應(yīng)的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)，同時(shí)增加了分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的測(cè)量距離。為了提高分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的溫度解調(diào)精度，研究人員對(duì)校準(zhǔn)方面進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[7]提出在傳感光纖上選擇8個(gè)點(diǎn)，在每個(gè)選定的點(diǎn)布置一個(gè)溫度傳感器，然后用分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)選中的8個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度解調(diào)，與溫度傳感器測(cè)得的溫度結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以溫度傳感器測(cè)得的溫度值作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)的解調(diào)溫度進(jìn)行校準(zhǔn)。……