分布式光纤温度传感器及其应用

本文介绍了近年来发展的分布式光纤温度传感器的工作原理和应用实例     

分布式光纤温度传感器的研究现状及趋势

阐述了分布式光纤温度传感技术的研究进展,主要介绍了基于后向瑞利散射、后向拉曼散射和后向布里渊散射的分布式光纤温度传感技术,并在此基础上分析了分布式光纤温度传感器的发展趋势.     

基于光子晶体光纤参量振荡器的CARS成像光源研究

研究了一种基于光子晶体光纤参量振荡器的相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)成像光源。该光源采用中心波长为1 030nm的皮秒光纤激光器作为泵浦源,以无截止单模光子晶体光纤作为参量增益,通过搭建光参量振荡器,实现平均功率为10mW的参量激光输出。在色散滤波效应的作用下,该光源输出波长可实现连续可调,调谐范围为782～793nm,对应的波数覆盖范围为2 901～3 078cm-1。该光源产生的两束激光脉冲可实现空间自同步、时间自重合,用于CARS成像测量时,无需空间、时间对准,有望推动CARS成像光源向全光纤化、小型化的方向发展。     

分布式光纤载流量/温度安全监测系统的研究

针对电力电缆安全监测的应用需求,提出了一种以拉曼分布式光纤温度传感技术为核心的分布式光纤载流量/温度安全监测系统设计方法。该系统利用拉曼分布式光纤温度传感器对电网中的电力电缆线路的温度、载流量等运行状况进行全方位实时智能监测。试验结果表明,该系统可实现20km的电缆导体温度和载流量运行状态监测预警,计算导体温度与实测导体温度最大偏差不超过1℃,定位精度0.5m,采用有限元算法得到的电缆温度和电缆载流量的对应关系与实际情况基本吻合。     

分布式光纤温度测量系统的原理及应用

本文介绍了分布式光纤温度测量系统的设计原理及系统特点,并阐述了该系统安装使用过程中的一些方法.     

基于小波的分布式光纤测温系统中噪声信号处理研究

分布式光纤测温系统具有本质安全、抗电磁干扰能力强、快速多点测量和定位、易于安装等特点。但采集到拉曼散射温度信号完全淹没在噪声之中。因此,为得到含有温度信息的有用信号,噪声信号的处理显得尤为重要。本文针对现有小波阈值函数的不足,采用一种改进的小波阈值函数和阈值选取方法来对拉曼散射温度信号进行去噪,仿真实验表明,改进阈值函数的小波去噪有效地提高去噪效果,从而提高分布式光纤测温系统的精度。     

基于改进小波阈值的分布式光纤温度传感数据处理

温度分辨力和空间分辨力是分布式光纤温度传感系统相互制约的两个关键指标,针对分布式光纤温度传感系统的噪声特点,提出一种改进的小波阈值选取方法,将其应用于含突变热点的温度分布数据小波去噪处理。去噪结果表明,改进的阈值选取方法在光纤尾端处能更加有效抑制温度曲线噪声,使光纤尾端的温度分辨力从1.47℃减小到0.56℃,SNR提高2.63倍,获得良好的去噪效果。     

基于分布式光纤的矿用带式输送机温度监测系统设计与应用

为提升井下矿用带式输送机生产运行安全性,基于分布式光纤测温原理,构建大柳塔矿主斜井带式输送机温度监测系统。利用拉曼散射光原理和DTS技术实现温度监测和定位监测,温度监测精度可控制在±1℃以内,定位精度小于0.3 m;通过设置不同区域的预警温度,可实现带式输送机在不同位置处的分布式火灾预警功能,对电机、滚筒和CST等重点位置进行重点监测;根据用户需求的不同,系统可提供温升斜率、绝对温度以及相对温度等多种报警方式,从而提高监测预警的可靠性,实现整个运输巷的分布式、连续无盲区监测,具有较高的应用价值。     

背向散射多点分布式光纤测温系统的研究

背向散射多点分布式光纤测温系统的研究王莉田，史锦珊，王玉田，王珏（燕山大学秦皇岛０６６００４）０引言目前已有一些测量温度分布的传感器问世，例如用偏振光的时间或反射法（ＰＯＴＤＲ）测量所传播的单模光纤中温度对偏振态的影响来测温“’，用散射光时间域反射法...     

分布式光纤应变传感器的研究

根据光纤中的布里渊散射频移与光纤所受的拉伸应变有关的特性,提出了基于光频域反射法的分布式光纤应变测量系统,采用光纤光栅法布里-珀罗干涉仪对布里渊频移进行直接测量的新方法,给出了实验系统及实验结果,证明了该方案的可行性.     

基于瑞利散射的分布式光纤传感器的研究现状

主要介绍了几种分布式光纤传感技术中的基于瑞利散射的光时域反射(OTDR)技术、相干光时域反射(COTDR)技术和相敏光时域反射(-OTDR)技术的基本工作原理,并分别介绍了这三种技术的发展现状及优缺点,提出了今后的发展方向和展望。     

Optical fiber distributed temperature sensor using short term Fourier transform based simplified signal processing of Raman signals

A simplified technique using short term Fourier transform to reduce the errors in distributed temperature measurement with a Raman scattering based optical fiber sensor system is presented. The two main sources of errors are differential attenuation to anti-Stokes and Stokes signal by fiber and local change in Stokes due to change in temperature. The proposed technique compensates these errors and extracts correct temperature profile in spite of practical difficulties encountered in applying the theoretical concept. Moreover proposed technique is less complex, self-reliant, can tolerate variation in laser power, requires less dead zone and suits automation using embedded solution. Results of measurement carried out, using the system developed at RRCAT, Indore, for two hot zones having spatial width of 1.9 m (kept at 56 °C) and 1.5 m (kept at 78 °C), located at 47 m and 85 m respectively, show that these parameters can be recovered with significantly small errors.     

基于DOFVS的新型压力输水管道泄漏在线监测方法

压力输水管道因内部压力及外部使用环境腐蚀等因素经常造成爆管泄漏等问题,根据管道泄漏时会引起泄漏点周围管壁振动这一特点,利用基于相位敏感光时域反射仪技术的分布式光纤振动传感技术(DOFVS)提出了一种新型压力输水管道光纤在线泄漏监测方法,此方法利用普通单模通信光纤拾取泄漏点引起的管道振动信号并进行实时检测和定位。在室内测试环境下,该系统能够检测出DN90 cm×EN2 cm普通钢制压力输水管道在0.4 Mpa压力下,泄漏孔径为4 mm的泄漏;在室外测试环境下,该系统能够检测出DN200 cm×EN2 cm普通钢制压力输水管道在0.27 Mpa压力下,泄漏量大于11 L/s泄漏孔的泄漏。此外,采用多尺度小波分解去噪方法,对监测信号中的环境噪声信号进行滤除,并取得了良好的去噪效果。     

基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统

介绍了光纤拉曼散射效应测温和光时域反射定位的技术原理,针对传统点式测温传感器在实际应用中存在的漏检和定位不精确等问题,提出了基于分布式光纤测温技术的LNG泄漏监测系统,该系统采用双通道校正测量模式,提高了温度测量和泄漏定位的准确度,从硬件组成和软件功能两方面对该系统进行了详细的阐述。     

埋地热力管道泄漏土体温度场光纤监测

分布式光纤温度传感器在热力管道泄漏监测中具有较好的应用前景,但受空间分辨率的限制,分布式光纤传感器对泄漏特别是小漏引起的局部温度变化的测量精度较低,使得测量温度场与实际温度场有较大差异。提出了一种建立两种温度场之间对应关系的方法。通过设计实验来模拟实际泄漏情况,采用拉曼光时域反射仪(ROTDR)、热敏电阻(TSR)测量泄漏土体温度场,对两种测量结果提取特征值,采用人工神经网络建立两种温度场之间的映射关系。结果表明,特征值提取方法合理,人工神经网络模型可以建立ROTDR光纤测量温度场与实际温度场之间的定量关系,从数据处理角度提高了分布式光纤传感器的测试精度,并为小漏预警研究提供参考。     

非平衡光纤干涉仪臂差精确测量方法研究

为实现对光纤干涉仪臂差的精确测量,提出了一种采用基于F-P调谐滤波技术的光纤光栅解调系统来精确测量光纤干涉仪臂长差的方法.简要介绍了F-P调谐滤渡法的渡长解调原理,通过分析非平衡迈克尔逊干涉仪的工作原理,指出了输出干涉谱与臂差之间的关系,进而分析了光纤光栅解调仪对干涉仪臂差进行精确测量原理.实验表明该方法可以实现对干涉...     

A multi-point optical fibre sensor for condition monitoring in process water systems based on pattern recognition

Preliminary results are presented for a multi-point optical fibre sensor designed to detect the presence of chemical species in water at spatial intervals of greater than 20 m. The sensor is addressed using optical time domain reflectometry (OTDR) with a spatial resolution of 10 m. The optical signals arising from the OTDR are highly complex due to interfering effects from external parameters such as localised fibre straining and temperature changes. Because of this level of complexity it has been found advantageous to use artificial neural networks (ANNs) as classifiers on the OTDR signals. The preliminary system has been trained initially to recognise only the presence of water, although it is planned to extend this capability to recognise the presence of contaminants in the water such as bacteria and chemical pollutants. Initial investigations show that different contaminants and interfering parameters (cross-sensitivities) may give rise to characteristic signatures on the OTDR signal which may be identified by the pattern recognition software.