分布式光纤测温系统
一、兴安矿现状
兴安矿井煤系地层厚1120米，有煤层41个，其中可采和局部可采煤层23个，煤层总厚度为75.99米，2006年10月26日黑龙江省煤田地质研究所对兴安矿煤层自然倾向性分类和自然发火期核定说明：11、12、17-1、17-2、18、21、22、27、30号层9个煤层属容易自然发火煤层。
各煤层自然发火期：11 号层自然发火期：4个月；17-1号层、17-2号层自然发火期： 8个月；18号层自然发火期：6个月；21号层自然发火期： 10 个月、12、27、30号煤层自然发火期12个月属自然发火煤层， 23、24、28、33等煤层自然发火期12 个月以上，属不易自然发火煤层。
由于煤层自燃发火期短，在对煤层自然发火潜伏期温度的变化进行观测时发现现有的观测技术落后。
二、强化温度观测技术
兴安矿煤层自燃发火的预测预报工作主要以人工观测采空区后部钻孔为主，这种方法在技术上限制了观测的连续性和准确性，为改变现有的观测技术，兴安矿引进了山东微感光电子有限公司研发的分布式光纤测温监测预报系统。
三、分布式光纤测温监测预报系统原理及系统软硬件设备
1、原理
分布式光纤测温监测预报系统采用分布式光纤测温技术，该技术
为拉曼散射和光时域反射技术，可以实现温度和距离的测定。
拉曼散射是依据光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集，光纤测温的原理是依据后向拉曼（Raman ）散射效应。
图3-1 激光散射光谱分析
光时域反射技术（即OTDR 原理）是对空间分布的温度实现空间测量的理论基础。激光脉冲在光纤中传输时，在时域里，入射光经过背向散射返回到光纤入射端所需时间为t ，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L ，有：
2L V t =? (3-1)
C
V n = (3-2)
V 为光在光纤中传输速度；C 为真空中的光速；n 为光纤折射率。
图3-2 光纤后向散射原理示意图
2、系统软硬件设备
分布式光纤测温系统集光纤通讯、光纤传感、信号解调、报警控制等功能于一体。系统可分为五大组成部分：光信号发射模块、光信号接收模块、光波分复用模块、DSP 数据处理模块以及定标控温模块。系统利用半导体激光器产生窄脉宽光脉冲信号进入光纤，经过光波分复用装置，将产生的拉曼散射光耦合至光电探测模块，由于受温度影响的反斯托克斯光信号很弱，采用双路微信号光电探测APD 以及信号放大电路进行光信号和电信号之间的转换，将转换后相应的电压值经DSP 高速处理芯片进行数据采集以及初步解调。 )]ln()([ln 1100
0T T R hcv k T T --= (3-3) 其中，k 为玻尔兹曼常数，h 为普朗克常数；c 为真空中的光速；k 为波尔兹曼常数；V0为入射光频度；T 为绝对温度。
由上式可以看出，要得知光纤所处环境的实时温度T ，必须知道T 0，所以系统中引入一段定标光纤，对于固定的温度（控温模块定标温度）有： )]ln(4)([ln 1000s
a T R hcv k T λλ+-= (3-4)
所以有以上各式可以看出，温度信息T 只是与光纤固定参数以及定标温度有关的量。
对温度测量点的空间定位是通过光时域反射（OTDR ）技术实现的，当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生后向散射。入射光经过光纤中散射点返回到光纤入射端所需时间为t ，则光纤中散射点与光纤入射端的距离L （如图3-6所示）为：
2
V t L ?= (3-5) c V n
= (3-6) 式中，V 为光在光纤中传输速度；c 为真空中的光速；n 为光纤折射率。因此利用光时域反射技术可以确定沿光纤温度场中每个温度采集点的位置及异常温度点、光纤故障点、断点的距离定位信息。
图3-3 分布式光纤测温原理图
图3-4 矿用分布式温度检测仪
（1）仪器的研制及集成
仪器由矿用光纤分布式温度监测装置、工控机、显示器及矿用感温光缆组成。系统主机实现光信号发生、背向散射信号的光谱分析、光电转换、信号放大和信号处理的功能，采用电源和数据总线的模块化结构，包含以下A、B模块：
A、开关电源模块:把交流220V电源转换为直流电源。
B、模拟电源模块:产生供光电探测器和放大器用的高精度直流电源。
光电转换和放大器模块:内置高速高增益光电探测器和放大器、光电探测器的温度监测和控制部件。其功能是把输入的光信号转换为电信号，并放大到适当的电压水平。
模数转换与数字信号处理模块:内置高性能单片机、高速模数转换器和数字信号处理器。其功能是把输入的模拟电信号转换为数字信号，并根据上位机的命令换算为原始数据、温度数据或背景数据。
激光二极管和控制模块:内置高功率半导体激光器及其驱动电
路、光电探测器的温度监测和控制电路。其功能是实现光信号的发生
和光电探测器的闭环程序温度控制。
光纤器件模块:内置光纤滤波器和定标光纤段。光纤滤波器的功能是从背散射光信号中提取与温度有关的感温信号和与温度无关的参考信号；定标光纤段的长度在100米左右，其温度由内置精密测温芯片实时监测，通过定标光纤段测量到的温度与测温芯片测量的温度的比较，来消除系统光源起伏、光电探测器及放大器增益的起伏的影响。
光开关模块（适用于感温光纤路数大于1的机型）：内置光开关，在多条感温光纤之间巡回切换，实现一台主机监测多路感温光纤。（2）仪器测试
通过试验测试，进行光纤和仪器通道的温度校正，得到拟合参数用于校准感温光纤对实际温度的响应。
在感温光纤中取出6米（选取整段光缆的前端位置），将此段光缆盘成圈；缠绕半径尽量大并且正好可以放入恒温槽水域内。在恒温水槽出水口处接上胶管，打开存液容器的盖子，往槽内加入工作介质（0~100℃用水作为工作介质,0℃以下用酒精作为工作介质）。插上恒温槽电源，开启“电源”和“循环”开关，将温度设定到指定温度放入之前盘好的待测光缆待温度稳定；
在测温范围内，平均选择范围内至少6个温度点，将恒温水域控制在这几个恒温点处稳定一段时间，记录下此时温度计的实际值以及软件的测量值。记录软件测量值时，取温度峰值最高点为测量值。
将把上面的记录的温度数据和实际温度逐一记录输入EXCEL表
格中，X值对应“温度数据”，Y值对应“实际温度”，然后根据公式进行拟合趋势线及趋势公式的显示，得出“斜率值”、“截距值”和“平方根”，并输入到系统软件的光纤参数设置中。
拟合系数的验证：将标定光纤的温度升温到不同标定的另几个温度点，查看测量温度和真实温度是否满足±1℃指标。
图3-5 实验测试示意图
图3-6 环境温度-传感器温度拟合
分布式光纤测温监测预报系统整体框图如图3-7所示。采空区光
纤多种气体监测系统主要由微型计算机、传输电缆、连接光缆、光端机和探测器等组成。
图3-7系统整体检测方案
四、分布式光纤测温监测预报系统安装情况
监测分站放置于三水平南一石门变电所内，对采空区环境温度进行实时监测。系统的数据传输采用网口，遵循TCP/IP协议，将仪器采集的现场数据上传于井下网络交换机，通过煤矿井下环网上传于井上调度室进行数据分析，以及各种预警报警的判断和输出。
测温光缆从主机出来后，用两条900米双芯主光缆敷设至四水平11层中部区二段底板层综采一队和四水平南17-1层2-4区一段二分层综采二队采空区。光缆的弯曲部分应小于光缆直径的20倍，为确保不增加光缆的损耗。光缆的敷设可使用扎带进行捆绑，测温光纤绑扎采用可拆卸式，每0.5米~1米捆扎一次。
图4-1 光缆敷设走向
光缆与光缆之间的连接使用光缆接续盒将两断光缆连接在一起，光缆接续盒的作用是保护熔接点，接续盒可采取壁挂式放置，如图所示：
图4-2 接续盒悬挂图
光纤铺设路线：
A、三水平南一石门变电所→三水平南一石门→三水平中部区下山→
四水平11层中部区二段总轨道→轨道→采空区
B、水平南一石门变电所→三水平南一石门→四水平南17-1层2-4区一段二分层轨道→采空区
五、分布式光纤测温监测预报系统的调试、运行情况
2013年2月份厂家将分布式光纤测温监测预报系统系统安装并进行调试，在调试过程中发现该系统运行时频繁掉线、软件无故退出，无法正常使用，现场分析为硬件设施不配套。
5月份厂家将该系统的硬件配套设施更换后，并派一名工程师前来指导，发现系统运行正常但是频繁掉线。经井下现场检查交换机时,发现该系统IP地址与瓦斯监测监控系统IP地址冲突。
将分布式光纤测温监测预报系统的IP地址更换后，再次检验系统，发现系统运行时无法接收到井下搜集的数据，系统仍就无法正常使用。再次进行系统分析，原因为井下交换机设备硬件与瓦斯监测监控系统硬件部分不兼容。
拆除系统信号转换卡（信号卡为瓦斯监测系统信号转换卡）后，系统可正常运行，经过48小时的连续观测分布式光纤测温监测预报系统没有出现掉线或不稳定状况，该系统现已正常运行。
六、分布式光纤测温监测预报系统的优点和存在问题
1、优点：
（1）对工作面采空区内温度进行实时在线监测。
（2）通过该系统搜集的数据分析，可对煤的氧化性、放热性、煤自燃的影响因素及煤自燃过程的特性进行研究，并能估算煤的氧化放热
强度，形成数值模拟采空区自燃温度场、煤自燃危险区域判定等。（3）该系统可以对存在煤炭自燃危险性的停采、缓采工作面实现煤层发火时的实时、准确、定位、监测预报，为采空区的自然发火防治提供技术支持，确保工作面停采、缓采期间的防灭火工作。火灾防控人员可以根据预测预报结果制定有效地防灭火技术措施，从而可以取得较好的经济效益和社会效益。
2、存在问题：
（1）设备不齐全缺少光融机一套、光时域、打光笔、打印机、3000米光缆、UPS不间断电源、工作台（桌椅）。
（2）该分布式光纤测温监测预报系统数据的导出与打印不健全，系统显示的曲线不合格，无法与局域网连接。
（3）技术指导和培训不到位。
分布式光纤及电缆测温系统 目录 一、分布式光纤温度监测系统 (1) 1、系统概述 (2) 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标 (2) 3、分布式光纤感温光缆 (3) 4、系统技术特点 (4) 5、行业应用 (6) 二、XSJ-2000型电缆温度在线监测预警系统 (7) 1、系统概述 (7) 2、系统组成 (7) 3、总线系统 (9) 4、设计方案 (9) 三、XSJ-2000型电缆隧道自动防火门系统 (10) 1、概述 (10) 2、系统硬件构成 (10) 3、系统结构图及设计图 (11) 一、分布式光纤温度监测系统
1、系统概述 分布式线型光纤感温火灾报警系统主要是一种时域分布式光纤监测系统，它的技术基础是光时域反射技术OTDR，是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高新技术，它能够连续测量光纤沿线所在处的温度，测量距离在几公里到几十公里范围，空间定位精度达到米的量级，能够进行不间断的自动测量，特别适用于需要大范围多点测量的场合，它具有精度高、数据传输及读取速度快、自适应性能好等优点。系统具有防燃、防爆、抗腐蚀、抗电磁干扰、在有害环境中使用安全，实现实时快速线性测温并定位, 是光机电、计算机一体化技术的集成。 XSJ-2000基于拉曼散射技术的温度传感系统，其系统结构如图1。 图1拉曼散射温度传感系统结构 2、分布式线型光纤感温火灾报警系统技术指标
●测温范围：-50～150℃； ●额定动作温度：35 ～115℃； ●空间分辨率：1m； ●定位精度：±1.0m； ●采样速率（空间采样间隔）：100MHz(1m)； ●测量时间：10s； ●测量元件类型：感温电缆直接接入主机； ●温度分辨率：±1.0℃； ●温度稳定性：1.0℃； ●温度显示：显示连续温度曲线； ●测温方式：无盲区连续测试； ●系统联网方式：RS485，可以远程数据传输；（同时支持TCP/IP,232 接口）； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够进行手动报警复位和协议报 警复位功能； ●分布式线型光纤感温探测系统主机能够远程输出报警开关量信号，实 现系统报警与控制联动效应； ●分布式线型光纤感温探测系统主机有输入(键盘与鼠标)与显示(液晶) 功能，可视人机交互界面； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可配接备用电源； ●分布式线型光纤感温探测系统主机可与报警控制器相配接； ●使用温度：-25～60℃； ●使用湿度：20～90%（无冷凝）； ●输出信号：开关量输出； 3、分布式光纤感温光缆 光缆特点：中心松套管光纤，采用不锈钢软管护套，再外包上外径3mm的聚合物材料，光缆外形如图2所示。
分布式光纤温度监测系统 型号：CTM 4000 德国技术 激光器15年免维护 产 品 样 本 （2006版） 国内主要用户：北京电力公司杭州电力公司厦门电业局 宁波电力公司连云港核电站 北京兴迪仪器有限责任公司
目录 1 应用领域 2 测量原理 2.1 拉曼散射 2.2 测量原理 3 系统组成 4 系统整体性能和特点 5 系统技术规范 5.1 系统主要技术参数 5.2 控制器 OTS 5.2.1 主机 5.2.2 电气参数 5.2.3 光的连接器 5.3 感温光缆 5.3.1 外敷设式光缆 5.3.2 内嵌式光缆 6 多路光纤转换开关（可选件） 7 中文操作软件 CHARON_02 增强版 8 系统网络(可选件) 9 计算机和打印机 10 安装附件 11 国内电力行业用户典型应用举例
分布式光纤温度监测系统 型号：CTM 4000 目前，在很多场合下，温度已成为非常关键的因素，许多物理特性的变化都直接反映在温度的升降上，因此对温度的监测的意义越来越大。随着光纤应用技术的发展，基于拉曼散射原理的分布式光纤测温系统是目前世界上最先进、最有效的连续分布式温度监测系统。 CTM4000型分布式光纤温度监测系统，由北京兴迪仪器有限责任公司引进德国先进核心技术成套生产，并提供整套系统的安装，调试和售后服务。已得到国内用户的广泛认可。截止到2005年底，已经应用在北京电力公司220kV电缆，回路长9.7公里，杭州电力局12 根220KV电缆，厦门电业局10/110/220kV电缆，宁波电力局220 kV电缆，连云港核电站220KV电缆的温度监测上。同时向厦门电业局提供电缆载流量计算软件，实时提供电缆的负荷率和载流量预测。 在中国的高速公路隧道，过江隧道，办公大楼防火等领域也有50多套正在使用中。在全世界范围内共有约2500套系统投入使用。 1 应用领域 1) 电力电缆温度监测 电力电缆的在线实时温度监测，具有重大现实意义: 运行状态监测，有效监测电缆在不同负载下 的发热状态，积累历史数据； 载流量分析，可以保证在不超过电缆的允许 运行温度的情况下，最大地发挥电缆的传输 能力，降低运行成本； 老化监测，发现电缆上的局部过热点。及时采取降温措施，延缓电缆老化速度； 实时故障监测，发现电缆运行过程中的外力破坏； 电缆沟内火情监测与报警；
EN.SURE分布式光纤温度系统方案
保证当今世界电力的可靠供给 防止电力中断的预防措施 随着对电力的需求不断增加，对于电力公司和电网的挑战也越来越大。电力供给行业继续迅速自由化发展，致使了国内和国际网络的重组。过去几年中发生的事件，包括主要区域大规模的停电和短路，以及替代能源不断被应用于现存的网络中，表明了现在的结构需要作出改善。同时，对开支能否降至最低的压力也越来越大。 温度监测是地下能源传输分配系统优化的关键因素。导体的温度取决于负载，但其余诸如土壤热阻力，电力线路的排布，相邻的电缆和其他来源扩散到导体周围的热量等因素也会对系统表现产生重要影响。 即使现今，要预测电缆沿线的温度分布是几乎不可能的，所以系统的最大载流量通常妥协于操作条件和风险最小化。 安装工业分布式温度测量系统（DTS）来测量电缆沿线的实时温度是传输分配系统监测的第一步。LIOS技术有限公司提供的集成动态电缆分级（DCR）或者也可称为实时热额定值（RTTR）解决方案不仅仅能够持续监测高压电缆沿线的实时温度，而且能帮助电网在安全的前提下达到最大能力。此外，它也使得电网运营商能在原定运作条件发生重大改变时预测传输系统的动向。
[测量原理] 光纤测温系统由激光二极管发出的连续波照射光纤内的玻璃芯。当光波沿着光纤玻璃芯下移时，会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射，并且产生的拉曼散射光是均匀分布在整个空间角内的。 拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光（Stokes光），如果一部分热振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光（Anti-Stokes光）。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光（背向拉曼散射光）沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。DTS通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在频域中，利用OFDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的强度差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。 其工作原理如下图所示： [技术优势] LIOS技术有限公司提供的监测系统能通过以下措施保证用户在事故前定位热点，动态分析电力负荷以及保证可靠的电力供应： 1）热点的精确定位
分布式光纤测温系统在电力系统中的应用 作者：陆志1，林国栋1，简燕红2 （1.辽宁地质工程职业学院，辽宁丹东118008；2.华北电 力大学，河北保定071003） 发布时间：2009-5-21 摘要：文章主要介绍了基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器的基本原理、实现方法，及其在电力电缆、变压器、高压配电装置等电力设备中的具体应用。 关键词：光时域反射仪；拉曼散射；分布式光纤温度传感 中图分类号：TN253 文献标识码：A 文章编号：1674-1145（2009）08-0168-02 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析？如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析？这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 （一）光时域反射(OTDR)原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为 2L，，，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。在测得时刻t时，就可求得距光源L处的距离。 （二）光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反（亦可称为后向）。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光；如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据
分布式光纤测温系统原理 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 分布式光纤测温 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻 式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布 里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射(OTDR)原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 (一)光时域反射(OTDR)原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为t，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L，其中v为光在光纤中的传播速度、C为真空中的光速，n为光纤折射率。在测得时刻t时，就可求得距光源L处的距离。 (二)光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能，
分布式光纤测温系统 一、兴安矿现状 兴安矿井煤系地层厚1120米，有煤层41个，其中可采和局部可采煤层23个，煤层总厚度为75.99米，2006年10月26日黑龙江省煤田地质研究所对兴安矿煤层自然倾向性分类和自然发火期核定说明：11、12、17-1、17-2、18、21、22、27、30号层9个煤层属容易自然发火煤层。 各煤层自然发火期：11 号层自然发火期：4个月；17-1号层、17-2号层自然发火期： 8个月；18号层自然发火期：6个月；21号层自然发火期： 10 个月、12、27、30号煤层自然发火期12个月属自然发火煤层， 23、24、28、33等煤层自然发火期12 个月以上，属不易自然发火煤层。 由于煤层自燃发火期短，在对煤层自然发火潜伏期温度的变化进行观测时发现现有的观测技术落后。 二、强化温度观测技术 兴安矿煤层自燃发火的预测预报工作主要以人工观测采空区后部钻孔为主，这种方法在技术上限制了观测的连续性和准确性，为改变现有的观测技术，兴安矿引进了山东微感光电子有限公司研发的分布式光纤测温监测预报系统。 三、分布式光纤测温监测预报系统原理及系统软硬件设备 1、原理 分布式光纤测温监测预报系统采用分布式光纤测温技术，该技术
为拉曼散射和光时域反射技术，可以实现温度和距离的测定。 拉曼散射是依据光在光纤中传播过程中，产生后向拉曼散射光谱的温度效应。当入射的光量子与光纤物质分子产生碰撞时，产生弹性碰撞和非弹性碰撞。弹性碰撞时，光量子和物质分子之间没有能量交换，光量子的频率不发生任何改变，表现为瑞利散射光保持与入射光相同的波长；在非弹性碰撞时，发生能量交换，光量子可以释放或吸收声子，表现为产生一个波长较长的斯托克斯光和一个波长较短的反斯托克斯光。由于反斯托克斯光受温度影响比较敏感，系统采用以斯托克斯光通道作为参考通道，反斯托克斯光通道作为信号通道，有两者的比值可以消除光源信号波动、光纤弯曲等非温度因素，实现对温度信息的采集，光纤测温的原理是依据后向拉曼（Raman ）散射效应。 图3-1 激光散射光谱分析 光时域反射技术（即OTDR 原理）是对空间分布的温度实现空间测量的理论基础。激光脉冲在光纤中传输时，在时域里，入射光经过背向散射返回到光纤入射端所需时间为t ，激光脉冲在光纤中所走过的路程为2L ，有： 2L V t =? (3-1) C V n = (3-2)
分布式光纤测温系统原理 分布式测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射()原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 分布式光纤测温 一、引言 随着我国经济的发展，电力系统正在朝着超高压、大电网、大容量、自动化的方向发展，一旦发生事故便会对国民经济造成巨大损失。如何对正在运行的电力设备进行在线监测并进行安全预测和温度变化趋势分析?如何通过实时数据对设备质量、运行环境、运行方式、设备老化、负荷不平衡等进行科学分析?这些都是电力系统中迫切需要解决的问题。传统的红外测温仪、红外成像仪、感温电缆、热电阻式测温系统等只能对电力系统的局部位置进行测温，无法为安全、经济运行、高效检修提供科学依据。而分布式光纤测温系统能够实现多点、在线的分布式测量，实现了运行设备的实时在线监测，有效地解决了长期以来现场出现的高温、燃烧、爆炸、火灾等事故应急不备的问题。在电力系统中，这种光纤测温技术在高压电力电缆、电气设备因接触不良引起的发热部位、电缆夹层、电缆通道、大型发电机定子、大型变压器、锅炉等设施的温度定点传感场合具有广泛的应用前景。 二、分布式光纤测温的基本原理 1. 分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布 里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射()原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。 (一)光时域反射()原理 当激光脉冲在光纤中传输时，由于光纤中存在折射率的微观不均匀性，会产生散射。在时域里，入射光经后向散射返回到光纤入射端所需时间为，激光脉冲在光纤中所走过的路程为，其中为光在光纤中的传播速度、为真空中的光速，为光纤折射率。在测得时刻时，就可求得距光源处的距离。 (二)光纤的后向拉曼散射温度效应 当一个激光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播。由于光脉冲与光纤内部分子发生弹性碰撞和非弹性碰撞，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反(亦可称为后向)。这种后向反射光的强度与光线中的反射点的温度有一定的相关关系。反射点的温度(该点光纤所处的环境温度)越高，反射光的强度也越大。利用这个现象，若能测出后向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度，这就是利用光纤测量温度的基本原理。 如用公式来表达：当激光脉冲在光纤中传播时与光纤分子相互作用，会发生瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射，其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的。如果一部分光能转换成热振动，那么将发出一个比光源波长长的光，称为斯托克斯光;如果一部分热振动转换为光能，那么将发出一个比光源波长短的光，称为反斯托克斯光。根据拉曼散射理论，在自发拉曼散射条件下，两束反射光的光强与温度有关，它们的比值()为：
光纤测温系统原理光纤测温系统构成 图4 光纤测温系统构成 光纤测温系统设计说明：采用点式测温，由于解调体积较小，可每台**每组件近安装一个温度解调仪，测温主机安装在控制室，多路感温光纤分别对监控区域进行温度监测，通过RJ45上传实时温度数据，报警时通过继电器输出报警信息给上位机，实现报警联动。
系统特点 不降低电气设备的安全等级：测温式电气火灾监控探测器体积小，直径，没有任何金属材质、电子元器件，绝缘性好，20cm耐10万伏电压。 最准确的预报技术：不受电磁场干扰的监测方式，≤10S的响应时间充分将火灾隐患消灭在萌芽阶段。 全年、全天侯安全守护：至少25年，每年365天，全天候24小时实时监测和分析。 高性价比：初期造价经济合理，后期运行免维护。 减少了监测盲区、提高了设备安全性：定位精度1mm。 节省成本：直接安装于温升部位，实时记录、显示监测点数据，实现无人值守监测站目标。 建立了维修依据：全面掌握设备运行情况，可以预测、预知设备老化，从而根据设备运营状况提出检修时间、检修计划。 智能判断性：能够对被测对象的正常温度、异常温度、火灾进行快速的判断和分析。 参数设置的方便性：可设置多级的预报警、报警阀值；报警方式有声、光、不同颜色的图形界面、继电器输出等形式。可在任何时间准确显示任何一点监测的温度，在事故发生前早期预警。 网络性：该系统具有开放式、网络化、单元化及组态方便等优点，以实现信息化的管理。兼容性：系统可以通过RS232/RS485、RJ45、内置继电器等输出形式与消防报警系统，提供信号进行声、光报警，信号输出准确、完整。 安全性：具有多级权限设置功能，授权管理，确保系统的安全。 数据管理性：能够对不同类型的数据进行统计、保存、查询、打印、复制。数据类型有：
分布式光纤测温系统施工要求 一般来讲，安装光缆时，每隔2米用一个吊杆固定光缆。光缆铺设完毕后将尾端密封，做好防水防尘的保护，并放在安全的地方。此外，在光缆施工中还应注意以下几点：由于光缆的结构比较特殊，损坏后又难以修复，所以要求我们在装卸运输过程中和施工当中要特别注意对光缆的防护和维护，避免出现损伤、损坏等情况的发生，具体措施如下： 1、光缆到达材料站后，由监理、项目部和供货商共同派出代表进行检查，并做好检查纪录。 2、光缆存放的地面要干燥、坚实、平整，直立并离开地面200mm存放。存放仓库要防火、防水、防潮。 3、在运输时线盘要直立放置并用垫木支撑后绑扎牢固运输，中途如有松动则须重新绑扎后再运输。 4、在运输、装卸、存放和施工过程中线盘要直立放置并用垫木支撑后绑扎牢固，不能以任何理由而损坏线盘使之变形，做到轻装轻卸，不挤压、不碰撞。 5、光缆可短距离滚动，但必须要使滚动方向与光缆的缠绕方向一致。并且在滚动过程中不得挤压或碰撞光缆。 6光缆从材料站发出时要全面检查核实盘号、线长、起止塔号，确认与该耐张段无误后方可发出运至相应的施工现场。 7、光缆采用张力放线，在一个放线段内，第一只和最后一只放线滑轮的直径必须大于 0.8m,中间若有档距大于600m或转角度数大于15度时放线滑轮直径必须大于0.8m，由于没有0.8m的单轮滑车，故采用挂双滑车（0.6m）代替，其余滑车可用0.6m直径的单轮滑车。 8、放线张力机轮轮径必须大于1.2m。放线过程中应控制张力，限制牵引速度，防止张力施加在光缆上，在整个展放过程中，光纤光缆承受的最大放线张力不允许超过其计算保证拉断力的18%。在调整张力机张力时注意张力要缓慢升高，避免使牵引绳和光缆上的张力产生较大幅度的波动。 9、施工过程中，与光纤光缆接触的物件及工具都要进行包胶等措施预保护，防止磨伤光缆。 10、光缆锚线时，要使用专用卡线器并与旋转连接器连接后锚线，锚线钢丝绳要尽量短。 11、光缆在施工过程中尽量不要形成弯曲，必要的弯曲必须遵循最小弯曲半径的要求，
------------- EN.SURE分布式光纤温度系统方案
------------- 保证当今世界电力的可靠供给 防止电力中断的预防措施 随着对电力的需求不断增加，对于电力公司和电网的挑战也越来越大。电力供给行业继续迅速自由化发展，致使了国内和国际网络的重组。过去几年中发生的事件，包括主要区域大规模的停电和短路，以及替代能源不断被应用于现存的网络中，表明了现在的结构需要作出改善。同时，对开支能否降至最低的压力也越来越大。 温度监测是地下能源传输分配系统优化的关键因素。导体的温度取决于负载，但其余诸如土壤热阻力，电力线路的排布，相邻的电缆和其他来源扩散到导体周围的热量等因素也会对系统表现产生重要影响。 即使现今，要预测电缆沿线的温度分布是几乎不可能的，所以系统的最大载流量通常妥协于操作条件和风险最小化。 安装工业分布式温度测量系统（DTS）来测量电缆沿线的实时温度是传输分配系统监测的第一步。LIOS技术有限公司提供的集成动态电缆分级（DCR）或者也可称为实时热额定值（RTTR）解决方案不仅仅能够持续监测高压电缆沿线的实时温度，而且能帮助电网在安全的前提下达到最大能力。此外，它也使得电网运营商能在原定运作条件发生重大改变时预测传输系统的动向。
[测量原理] 光纤测温系统由激光二极管发出的连续波照射光纤内的玻璃芯。当光波沿着光纤玻璃芯下移时，会产生多种类型的辐射散射。如瑞利(Rayleigh)散射、布里渊(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射等。其中拉曼散射是对温度最为敏感的一种。光纤中光传输的每一点都会产生拉曼散射，并且产生的拉曼散射光是均匀分布在整个空间角内的。 拉曼散射是由于光纤分子的热振动和光子相互作用发生能量交换而产生的，具体地说，如果一部分光能转换成为热振动，那么将发出一个比光源波长更长的光，称为斯托克斯光（Stokes光），如果一部分热振动转换成为光能，那么将发出一个比光源波长更短的光，称为反斯托克斯光（Anti-Stokes光）。其中Stokes光强度受温度的影响很小，可忽略不计，而Anti-Stokes光的强度随温度的变化而变化。Anti-Stokes光与Stokes光的强度之比提供了一个关于温度的函数关系式。光在光纤中传输时一部分拉曼散射光（背向拉曼散射光）沿光纤原路返回，被光纤探测单元接收。DTS通过测量背向拉曼散射光中Anti-Stokes光与Stokes光的强度比值的变化实现对外部温度变化的监测。在频域中，利用OFDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的强度差，可以对不同的温度点进行定位，这样就可以得到整根光纤沿线上的温度并精确定位。 其工作原理如下图所示： [技术优势] LIOS技术有限公司提供的监测系统能通过以下措施保证用户在事故前定位热点，动态分析电力负荷以及保证可靠的电力供应： 1）热点的精确定位
分布式光纤测温系统技术规范(技术规范专用部分) -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXX分布式光 纤测温系统技术规范 (A154-500116876-00038) 招标文件 （技术规范专用部分） XXXXX有限公司 2016年02月·XXXXX
1.适用范围 本技术规范专用部分规定了XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX管理范围内新购置光纤分布式测温系统的技术规范和技术要求，本技术规范专用部分中标明的参数数值是作为特殊强调的条款，其它未标明的均应执行IEC、GB 及有关行业标准的最新版本中相关条款的最高要求。 2.总则概述 ⑴.本技术规范专用部分适用于XXXXXXXXXXXXXXXXX光纤分布式测温系统。 ⑵.在本招标专用技术规范中，凡出现“应”的条款，属于强制性条款，在正常情况下均应按此执行；凡出现“宜”的条款，属于推荐性条款，在条件许可时首先应按此执行；凡出现“可”的条款，属于选择性条款，在一定条件下可以按此执行。 ⑶.本招标专用技术规范书中标注为“★”部分条款均属于强制性条款，如不满足其投标作废标处理；标注为“▲”部分条款作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，详见招标文件评标办法章节相关描述。 ⑷.技术参数表格内标注“▲”部分为此次招标项目的关键性技术参数指标，作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，投标人所响应填写的“投标人保证值”列内容，应在投标文件中提供由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的第三方权威检测机构(检测实验室)出具的有效的电磁兼容型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)及有效的型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)作为佐证验证其填写内容真实性，详见评标办法章节相关描述。 ⑸.投标人应按照本技术规范专用部分的要求提供应标文件，中标方按照本技术规范专用部分的要求提供技术协议书。
三、分布式光纤测温系统 1、所遵循的标准和规范 《火灾自动报警系统设计规范》（GB50016-98） 《建筑设计防火规范》（GB50016-2006） 《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GB50166-2007）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992 《线型光纤感温火灾探测器》（GB/T 21197-2007） 《光纤温度传感器通用规范》（SJ20832-2002） 《电力系统光纤通讯运行管理规程》（DL/T547-1994）2、设备清单
3、技术要求 1.线型光纤感温火灾探测系统安装施工前符合下列技术要求： ——施工图设计文件及有关的技术文件； ——产品应具备市场准入制度要求的有效证明文件； ——产品具有出厂合格证、使用、维护说明书； ——系统各组件的功能应符合设计要求。 2.系统的施工安装，应按批准的施工图设计文件和有关技术文件进行，不得随意变更。当需要变更时，应按有关规定审查同意。 3.系统电源线、传输线应根据本规定对导线的种类、电压等级进行检查。 4.线型光纤感温火灾探测信号处理器的安装应符合下列要求： ——安装位置应符合设计和环境条件要求； ——应采用螺钉固定安装在机柜内，并采取通风、散热措施； ——安装位置不应受强光直射，当有不可避免的强光直射时，应加遮光罩遮挡； ——引出的尾纤宜留有大于1m的余量，不得影响线型光纤感温火灾探测信号处理器的正常运行； ——主电源引入线，应直接与消防电源连接，严禁使用电源插头，主电源应有明显标志； ——尾纤、同轴电缆应固定，外露部分应穿金属软管，并应在金属软管上采取防火保护措施； ——线型光纤感温火灾探测器的每一接线端子上都应清晰、牢固地标注上其编号或符号； ——接地应牢固，并有明显标志。 5.控制台及机柜安装应符合下列规定： ——控制台及机柜安装位置应符合设计要求； ——控制台及机柜的底座应加塞座与地面固定； ——控制台及机柜安装应竖直平稳，垂直偏差不得超过1.5%；
XXXXXXXXXXXXX XXXXX 招标文件 分布式光纤测温系统(招标编号：XXXXXXXXXX) 技术规范书 广东XXXXXXXXXXX公司 二○○X年X月
目录 第一章技术规范 (1) 第二章供货范围 (11) 第三章技术资料和交付进度 (13) 第四章交货进度 (15) 第五章监造、检验和性能验收试验 (16) 第六章技术服务和联络 (18) 第七章分包与外购 (21) 第八章差异表 (21) 第九章投标人需说明的其它问题 (22) 第十章招标文件附图 (22)
第一章技术规范 1 总则 1.1 本招标书适用于XXX工程分布式光纤感温系统，它提出了该设备及其辅助设备和附件的技术参数、功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 招标文件所提及的要求和供货范围都是最低限度的要求，并未对一切技术要求作出规定，也未充分地详述有关标准和规范的条文，但投标方应保证提供符合本招标文件和中国国标GB、IEC和ANSI最新版本标准的功能齐全的优质产品及其相应服务。对国家有关安全、环保等强制性标准，必须满足其要求。 如投标方没有对本招标文件提出书面异议，招标方则可认为投标方完全接受和同意本招标文件的要求。偏差（无论多少）都必须清楚地表示在投标文件中的“差异表”中。 投标方须执行本招标文件所列标准。当标准之间要求不一致时，应按要求高的技术条款的标准执行。 投标方对供货范围内的设备（含辅助系统与设备、附件等）负有全责，即包括分包（或对外采购）的产品。 若投标方所提供的投标文件前后有不一致的地方，应以更有利于设备安装运行、工程质量为原则，由招标方确定。 合同签订一个月后，按本规范要求，投标方提出合同设备的设计、制造、检验/工厂试验、装配、安装、调试、试运、验收、性能试验、运行和维护等标准清单给招标方，招标方确认。 投标方中标后，投标文件经技术澄清后，承诺内容和技术协议具有同等约束力，与订货合同正文具有同等效力。 要求投标方提供的技术文件（包括图纸）采用KKS标识系统，投标方应承诺KKS 标识系统采用招标方的企业标准。标识原则、方法和内容在第一次设计联络会上讨论确定。 在本招标文件里，凡数据表格中预留下横线空格的，均要求投标人填写。 1.2 投标方应提供的资格文件
分布式光纤测温系统DTS-BLY-5S 一：系统简介 分布式光纤测温系统DTS-BLY-5S是一款连续分布式光纤温度传感系统（Distributed Temperature Sensing System，DTS），它采用先进的OTDR技术和Raman散射光对温度敏感的特性，探测出沿着光纤不同位置的温度变化，实现真正分布式的测量。线型光纤差定温火灾探测器除了及时预警火灾隐患外，还能准确定位火灾发生位置。作为一种成熟的分布式测温手段，线型光纤差定温火灾探测器具有测量距离远、测量精度高、响应速度快、抗电磁干扰、适于燃爆等危险场所等优点，可广泛应用于高压电缆在线监测、电力载流量分析、交通隧道火情监测、油气储罐火情监测、输煤皮带火情监测、大坝渗漏监测等领域。 二：测量原理 分布式光纤测温系统DTS-BLY-5S的温度测量基于自发拉曼Raman散射效应。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，激光与光纤分子相互作用，产生极其微弱的背向散射光，散射光有三个波长，分别是Rayleigh（瑞利）、anti-stokes（反斯托克斯）和stokes（斯托克斯）光；其中anti-stokes温度敏感，为信号光；stokes温度不敏感，为参考光。从传感光纤背向散射的信号光经再次经过分光模块WF，隔离Rayleigh散射光，透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光，并且由同一探测器（APD）接收，根据两者的光强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。 三:系统特点及功能 分布式光纤测温系统DTS-BLY-5S具有如下技术优势： 1：快速性 系统测温、定位速度非常高。为了提高测量时间，采用了高速微弱信号处理技术优势，单次测量时间短为3s，响应速度快。 2：分布特性 分布式光纤测温系统可提供连续动态监测长达十几公里范围内每隔0.5米各点的温度变化信号，可任意设置各级温度报警值。 3：先进性
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXX分布式光纤测温系 统技术规 招标文件 （技术规专用部分）
XXXXX 2016年02月·XXXXX
1.适用围 本技术规专用部分规定了XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX管理围新购置光纤分布式测温系统的技术规和技术要求，本技术规专用部分中标明的参数数值是作为特殊强调的条款，其它未标明的均应执行IEC、GB及有关行业标准的最新版本中相关条款的最高要求。 2.总则概述 ⑴.本技术规专用部分适用于XXXXXXXXXXXXXXXXX光纤分布式测温系统。 ⑵.在本招标专用技术规中，凡出现“应”的条款，属于强制性条款，在正常情况下均应按此执行；凡出现“宜”的条款，属于推荐性条款，在条件许可时首先应按此执行；凡出现“可”的条款，属于选择性条款，在一定条件下可以按此执行。 ⑶.本招标专用技术规书中标注为“★”部分条款均属于强制性条款，如不满足其投标作废标处理；标注为“▲”部分条款作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，详见招标文件评标办法章节相关描述。 ⑷.技术参数表格标注“▲”部分为此次招标项目的关键性技术参数指标，作为详评阶段的加分项，不作为废标条件，投标人所响应填写的“投标人保证值”列容，应在投标文件中提供由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认可的第三方权威检测机构(检测实验室)出具的有效的电磁兼容型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)及有效的型式检验报告(或试验报告或鉴定报告)作为佐证验证其填写容真实性，详见评标办法章节相关描述。 ⑸.投标人应按照本技术规专用部分的要求提供应标文件，中标方按照本技术规专用部分的要求提供技术协议书。
分布式光纤测温 摘要：温度一直是人类从事各项活动所要掌握的重要信息，而获取温度信息的技术和方法也越来越科学，人类越来越迫切的需要掌握他们生存环境的温度变化。对于现代化工业的今天，温度信息的获取有着更加 现实的意义。分布式光纤温度传感技术于20世纪70年代末被提出，目前这项技术已成为光纤传感器技术中最具前途的技术之一。与其他传感器相比，光纤作为一种新型的传感器件有其独特的优势。它抗电磁，耐高温，对温度、应变等外界变化敏感，而且价格便宜，容易获取，可以形成分布式的线测量甚至是场测量。本文将介绍各种分布式温度传感器，并重点分析基于拉曼散射的分布式光纤温度传感的原理与系统组成。 关键字：光纤传感；光纤测温；拉曼散射 Optical fiber distributed temperature YU HANG （College of information and communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin, Heilongjiang 150001, China） Abstract：Temperature has been engaged in various activities of human to grasp the important information，temperature information acquired more and more scientific techniques and methods，increasingly urgent need to master the human living environment of their temperature.Today, the modern industrial,temperature information has a more practical significance for.Distributed optical fiber temperature sensing technology in the late 20th century, 70 have been proposed,at present this technique has become fiber-optic sensor technology in one of the most promising https://www.doczj.com/doc/3e12141854.html,pared with other sensors, fiber optic sensors as a new piece has its unique advantages.It is anti-magnetic, high temperature, temperature, strain sensitive to the outside world, but also inexpensive, easy to access, can form a distributed measurement and even the field measurement line.This article will introduce a variety of distributed temperature sensor, and the focus of Raman scattering based distributed fiber temperature sensing principles and systems of the. Key words:Optical Fiber Sensor;Fiber Optic Temperature Measurement;Raman scattering 1.引言： 光纤传感是伴随着半导体技术和光通信技术的发展而兴起的一门新的传感技术。而随着光纤技术与光纤传感理论的研究与发展，科研人员开始提出温度的分布式测量。光纤具有体积小、重量轻、可绕、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、测量范围大、灵敏度高等特点，对传统的传感器特别是温度传感器能起到扩展提高的作用，完成前者很难完成甚至不能完成的任务。光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点。因此，光纤温度传感技术受到各国科技人员
分布式光纤测温（Distributed Temperature Sensing ）（简称DTS ）技术最早示范成功是在1981年，Southampton 大学在通讯光纤上测试成功。DTS 系统于1986年正式投入商业化运作，在随后的时间里，伴随着光纤通讯的飞速发展，半导体激光器等一系列新技术、新产品的使用使得光纤传感行业也经历了前所未有的发展，光纤的本征特性和越来越多成功的案例充分证明光纤分布式测温系统是解决温度监测难题、火情预警与探测方面的最佳解决方案。 技术原理 DTS 技术同时用单根光缆实现温度监测和信号传输，综合利用光纤拉曼散射效应（Raman scattering ）和光时域反射测量技术（Optical Time-Domain Reflectometry ，简称OTDR ）来获取空间温度分布信息。 其中光纤拉曼散射效应（Raman scattering ）用于实现温度测量，光时域反射测量技术（Optical Time Domain Reflectometer ）用于实现温度定位，DTS 技术是近几年发展起来的一种用于实时测量空间温度场分布的高科技技术，它能够连续测量光纤沿线的温度分布情况，测量距离在可达30公里，空间定位精度达到米的数量级，能够进行不间断的自动测量，特别适宜于需要长距离、大范围多点测量的应用场合。下面将一一介绍光纤拉曼散射效应和光时域反射测量技术。 光纤拉曼散射效应 激光光脉冲射入传感用的光纤之中，在光脉冲向前的传播过程中，由于光纤的密度、应力、材料组成、温度和弯曲变形等原因发生散射现象，有一部分的散射光会按照入射光相反的方向传播，称之为背向散射光，返回的背向散射光包括： 瑞利（RayLeigh ）散射，由光纤折射率的微小变化引起，其频率与入射光脉冲 一致。 拉曼（Raman ）散射，由光子与光声子相互作用引起，其频率与入射光脉冲相 差几十太赫兹。 布里渊（Brillouin ）散射，由光子与光纤内弹性声波场低频声子相互作用引起。 其频率与入射光脉冲相差几十吉赫兹。 针对温度检测需求，Rayleigh 散射信号对温度变化不敏感；Brillouin 散射信号的变化与温度和应力有关，但信号剥离难度大；Raman 散射信号的变化与温度有关，而且 图3.2.1 散射光组成