高温单模喇曼自校准监测系统设计

为了保证油气井高温分布式温度测量的准确度,设计了高温单模喇曼自校准监测系统,分别介绍了系统中分布式喇曼测温系统、光纤光栅温度校准系统的工作原理,并对系统的测温范围和测温精度进行了800℃的高温监测实验。实验结果表明:在测温距离为0~1 km,温度范围为0~800℃条件下,该系统的温度分辨率为0.1℃,测温精度为±2℃,基本满足高温分布式温度监测要求。     

基于EDFA的分布式光纤喇曼温度解调技术

为了消除掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对分布式光纤温度传感器测温精度的影响,采用精确的修正公式进行温度解调是一种有效手段。通过分析掺铒光纤放大器的放大自发辐射噪声对系统产生的影响,并将计算的中间结果代入理论公式获得了修正后的温度解调公式。实验中分别采用理论公式和修正公式对温度进行分布式测量并获得了实验数据。结果表明,修正后的温度解调公式有效补偿了掺铒光纤放大器噪声引起的误差,并显著提高了系统的信噪比和测温精度;修正公式可将系统的整体测温精度提高到1℃～2℃;此外,实验中观察到多模光纤中喇曼背向自发散射同样会出现放大现象,这与单模光纤中的情形类似,且放大喇曼自发散射依然具有理想的温度效应。     

红外分布光纤温度传感器系统及特性研究

利用光纤喇曼散射的温度效应和光纤的光时域反射（ＯＴＤＲ）技术研制了应用于空间温度分布场实时测量的红外分布光纤温度传感器系统（ＩＲ－ＤＦＴＳＳ），在系统中光纤既是传输媒体也是传感媒体，在１ｋｍ传感光纤上采样２００点，并能对测温点定位。本文对系统主要特性进行了分析和讨论，实验结果如下：系统的测量范围０－１３０℃；测温准确度±２℃；测温分辨率０．１℃；光纤传感探头的空间分辨率为４ｃｍ；自由展开光纤空间分辨率小于１０ｍ，测量时间小于４０ｓ。     

面向分布式光纤拉曼测温的新型温度解调方法

为提高分布式光纤拉曼测温系统的测量速度和测量准确度,提出了一种自补偿光纤损耗及光纤色散的温度解调方法,并进行了实验验证。该方法对斯托克斯与反斯托克斯后向散射信号进行了损耗修正,避免了测温前对整条传感光纤进行定标处理的过程,减小了系统的运行时间;采用色散补偿平移算法对斯托克斯后向散射信号的位置进行修正,获得了与反斯托克斯后向散射信号相同位置处的斯托克斯后向散射信号的强度,降低了光纤色散对温度解调的影响,提高了系统的测温准确度。实验结果表明,当光纤传感距离为5.8km时,温度波动由9.01℃下降到0.57℃,测温准确度由5.50℃优化至0.87℃。     

大气与环境影响分析的红外比色测温方法

传统的比色测温法通常利用可见光和近红外波段,对距离较近的高温目标具有较高的测量精度,而对距离较远的中低温目标无法精确测量。针对传统比色方法适用局限性,提出考虑大气和环境影响的红外比色测温方法,建立基于中波红外相机的比色测温实验系统。首先使用标准黑体进行中波红外相机和比色系统单波段定标;然后推导加入环境辐射参数的比色测量模型,进而建立新的目标辐射亮度比值与目标温度间的函数关系;最后,进行了实验室内自制灰体目标温度测量实验,验证了提出方法的可行性。实验表明:在实验温度范围内,温度绝对误差和相对误差分别小于4 ℃和6.7%,目标辐射亮度测量精度高于10%,考虑大气与环境影响的比色测温方法可实现中低温目标温度精确测量。     

分布式光纤传感技术在电力电缆监测的应用

为了保证电力电缆的安全问题,电力电缆的温度监测十分关键。针对目前一些光纤测温产品的不足,提出了一种长距离分布式光纤传感器,其具有测量灵敏度高、响应速度快、误报率低、测量长度大、工作稳定等优点。该传感器基于布里渊光时域反射原理,构造了用于实时监测的分布式光纤测试系统。对该系统的性能进行了检测实验,实验验证该测温系统测温精度误差范围在±0.50C左右,且具有很好的稳定性,同时,定位精度很高,可以准确的定位故障点,以此可以避免电缆事故的发生。     

光纤光栅在液氮温区温度传感性能的研究

文章从光纤光栅的温度传感模型出发,理论分析了光纤光栅的温度传感特性,完成了在液氮温区(-196 ℃)的温度测量.将理论与实验结果进行对比分析后得知,在液氮温区或者大范围测温中,反射波长相对漂移量ΔλB/λB与温度改变量ΔT的关系是非线性的,呈二次关系式.     

布里渊光时域分析仪与马赫-曾德尔干涉仪共同检测传感技术

布里渊分布式光纤传感器适用于测量静态的温度/应力,而马赫-曾德尔干涉仪分布式光纤传感器(DOFS)可测量动态的应变变化。许多应用场合需要静态和动态的传感信息,这是单机理分布式光纤传感器难以达到的。由于布里渊光时域分析仪(BOTDA)和马赫-曾德尔干涉传感器都采用双向环路传感光纤结构,通过共用光源和主要光器件,将布里渊光时域分析仪和马赫-曾德尔干涉传感器相结合。利用布里渊传感测温度,马赫-曾德尔传感器测振动,从而可实现多机理多参量传感。搭建了25 km传感实验系统,对于马赫-曾德尔振动传感,定位精度达到60 m,并可计算振动频率;对于布里渊传感,在没有振动时传感光纤的始端和末端都为2 ℃的测量精度,但在振动时得到始端为3 ℃、末端为4 ℃的测量精度。     

基于一种高精度解调法的布里渊温度传感系统

针对采用瑞利散射和布里渊散射强度解调的分布式光纤布里渊温度传感系统中存在的系统温漂及光纤应力等噪声因素影响,提出了采用多个已知分段温度分布曲线来解调待测温度分布曲线,取其平均值作为测量值的新方法.系统实验表明,采用该解调法的分布式光纤布里渊温度传感系统能有效提高测温精度和稳定性,降低系统成本,系统的测温精度达到±0.07 K.     

高精度准分布式光纤光栅传感系统的研究

利用一个经过温度补偿封装的长周期光纤光栅解调系统中所有测量点的传感光栅的波长漂移,实现了实时、高效解调的准分布式测量.理论研究表明该系统适用于对温度、应变等参量的多布点准分布式测量.并以温度为例从实验上研究了高精度的准分布式光纤光栅传感系统.通过改善每个测量点的测量精度来提高整体系统的测量精度.利用金属槽对传感光纤布喇格光栅进行增温敏封装,使其温度灵敏系数比普通裸光栅提高了3.6倍,并利用经过温度增敏封装的光栅作为传感元件,在110℃(-50 ℃-60 ℃)的动态范围内实现了精度为0.04- ℃的多布点准分布式温度测量,理论分析与实验结果一致.     

新型光纤温度传感器研究

介绍水银包层光波导作为测温探头的新型光纤温度传感器的探头结构及测温原理,与8098单片机相结合,实现信号探测及数据处理,这种新型光纤温度传感器结构简单,理论分析的相对测量精度可达0.02%。实验表明,在20～100℃的温度范围内,测量精度为0.1℃,对诸如油库等易燃、易爆危险环境的温度检测具有重要的意义。     

蓝宝石单晶光纤高温仪的研制

报道了双波长蓝宝石单晶光纤高温仪的研制工作．对蓝宝石单晶光纤高温传感头的热辐射特性进行了理论分析和实验研究，并在此基础上研制了双波长蓝宝石单晶光纤高温仪，仪器的测温范围为８００～１７００℃，测温精度可望达到０．２％（１０００℃时），分辨率为１℃，可应用于科研和工业生产中某些特殊环境下的温度测量．     

光纤光栅温度传感器增敏封装特性研究

通过利用聚酰亚胺涂覆裸光纤光栅的方法研制了一种增敏型光纤光栅温度传感器,其反射波长的温度敏感系数由曾敏前的10pm/℃提升至40pm/℃。在-40~200℃测试环境中,开展了传感器标定和温度精度测量试验。试验结果表明:利用光纤光栅增敏封装,在高低温环境中采用低精度光纤光栅解调仪,传感器的测温精度由±0.4℃提升至±0.1℃。上述结果显示,采用增敏封装结构能够提升光纤光栅温度传感器的测量精度,减低制作成本。     

一种分布式光纤测温系统的设计与实现

由于受到光纤损耗影响,长距离光纤测温精度较低。为了提高长距离光纤测温精度,提出了一种分布式光纤测温系统设计方案。通过理论分析确定了拉曼散射光中的损耗分量。对常温下的测试数据进行拟合建模,分离出损耗分量并对其进行补偿,消除了损耗对测试温度的影响,提高了长距离光纤测温的准确性。利用参考光纤环实现了光纤温度实时动态解调。将待测光纤环分别放置在50℃、60℃、70℃、80℃的恒温水槽中进行了试验,并对其数据进行了处理分析。结果表明,系统测温精度为±1℃,空间分辨率为2 m。     

温度附加损耗对分布式光纤拉曼温度传感器测温误差影响研究

基于分布式拉曼温度传感器(RDTS)的温度解调 原理,研究了光纤温度附加损耗对传感器测温结果的影响。采用一条光纤的不同位置 同时测量两个温控箱温度的实验方法,得出当光纤温度在20.0～100.0℃范围内变化时,单位长度的光纤对该段光纤位置之后的 光纤产生测温附加误差与该段光纤温度成正比以及与受温度影响的光纤长度成正比的规律 ,进而实现了对RDTS测温结果的修正。实验结果表明,2km中一段700m长的光纤在温控箱 温度控制范围内,测量温度附加误差从修正前的最大4.09℃降低到 修正后的小于0.47℃。     

一种应用于生物医学的荧光光纤温度计

设计了一种基于固体荧光材料(Cr:LiSAF)的荧光光纤温度计.分析了系统荧光材料的吸收和发射特性,研制了Cr:LiSAF的光纤测温探头.实验表明,该系统具有较高的精度和分辨率,在20～50 ℃的温度范围特别适合生物医学领域的温度测量.     

一种实用化实时测温系统激光光源的最佳选择

基于Kirchhoff定律和测温系统的各主要技术参数(激光光源的能量、波长、探测器的灵敏元面积及光学系统的相对孔径等)与各主要技术指标(温度分辨力、温度灵敏度、相对温度灵敏度及测温精度)之间的关系．对利用激光并采用钽酸锂热释电探测器作光电转换器件的实用化实时测温系统的激光光源进行了优化选择．实验表明，在测温范围400℃-1200℃内，采用所选择的激光器作为该实时测温系统的激光光源，其测温精度均符合设计要求。     

距离对红外热像仪测温精度影响及提高精度的实验研究

基于在固定环境下对手掌各部分温度测量的应用需求,实验研究了距离对目前最常用红外热像仪测温精度影响及提高精度的方法。首先在环境温度和湿度一定的条件下,实验研究了在一种测温距离下标定,不同测温距离测量时的测温精度。实验结果表示,66 cm 测温距离标定下在其距离的测量精度是±0.08℃,但在40 cm～112 cm距离的平均测温精度是0.43℃;其次实验研究了不同测温距离下重新标定的测温精度,测量平均绝对误差可以达到0.07℃,为在固定环境下利用红外热像仪比较精确的测量物体温度的应用提供了实验数据。     

光纤电脑高温计的研制和应用研究

本文介绍我们研制的光纤电脑高温计,测温范围在600℃～1300℃。初步实验结果表明,测温精度不大于1%。本高温计是为了生产现场应用而研制的,因此,在探头设计和信号检测系统,都作了经济性和便于推广应用的考虑。我们引入了光纤(光缆)作为光的传输通道(即传光型光纤传感器),是为了使检测部分不受生产现场的电磁场干扰和其它环境因素的影响,从而,提高了检测精度。在信号处理部分,由于光功率(光电流)与温度的非线性关系,我们使用了单片微机,采用曲线拟合的方法来处理这种非线性关系,效果很好,在仪表智能化的工作中作了一些初步的尝试。本高温计在上述温度范围内能进行接触式测量,对测量结果进行显示和记录(打印)。这种高温计本是为轧钢过程中轧制温度的检测而研制的,但同时也可以方便地用于机械制造、石油化工等部门的温度检测。     

基于分布式光纤传感的合成气管道温度在线监测研究北大核心CSCD

针对现有煤气化工艺中合成气管道温度监测问题,研究基于拉曼散射的分布式光纤测温系统,研制了带不锈钢套管的耐高温传感光纤,模拟合成气管道周围温度分布,在合成气管道现场铺设434.6 m的分布式耐高温光纤进行实验研究。实验结果表明:基于拉曼散射的分布式光纤测温系统测温范围为0~350℃,测温误差为±2℃,空间分辨率0.5 m,系统能够完成对煤气化合成气管道温度的在线监测,同时可以对温度异常点进行空间定位。