分布式光纖測溫系統(tǒng)及其在井壁凍結中應用.pdf

1、分布式光纖測溫系統(tǒng)可以在一根光纖上同時監(jiān)測多點的溫度，并可以利用光時域反射技術對溫度場進行空間定位。在許多特定的環(huán)境場合下，要求同時監(jiān)測大量位置甚至是沿著長距離位置連續(xù)變化的溫度量，傳統(tǒng)的點式溫度傳感器實現(xiàn)起來困難較大。 本課題在分析和研究拉曼分布式光纖溫度傳感器測量原理的基礎上，以系統(tǒng)的主要技術指標要求和信號光功率的大小為基準，完成了拉曼分布式光纖測溫系統(tǒng)的結構設計，并用在此基礎上開發(fā)出的實驗系統(tǒng)，完成了對井壁凍結溫度場溫度監(jiān)

2、測的實驗。 本課題中，提出了用瑞利散射光解調(diào)反斯托克斯拉曼散射光的新的解調(diào)方法，推導了溫度的解調(diào)公式，并討論了新的解調(diào)方法對系統(tǒng)性能的改善。在簡單介紹了系統(tǒng)的工作過程之后，詳細敘述了分布式光纖測溫系統(tǒng)各功能模塊：光源模塊、光波分復用模塊、光纖傳感探頭、光電接收放大模塊、信號采集與處理模塊和系統(tǒng)軟件。詳細討論了系統(tǒng)的工作波長和光電轉(zhuǎn)換器件的選擇，高速數(shù)據(jù)采集卡的性能對整個系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)的定標，系統(tǒng)的特性參數(shù)以及影響這些參數(shù)的

3、因素；介紹了系統(tǒng)中測溫光纖的使用方法和系統(tǒng)軟件的流程。對系統(tǒng)的空間分辨率、信噪比及穩(wěn)定性作了詳細分析，提出了提高系統(tǒng)空間分辨率和系統(tǒng)穩(wěn)定性的實現(xiàn)方法。 本系統(tǒng)在應用于對井壁凍結溫度場的監(jiān)測過程中，與現(xiàn)有單總線溫度傳感測溫系統(tǒng)進行了數(shù)據(jù)比對，結果表明，本系統(tǒng)具備了取代現(xiàn)有井壁凍結測溫系統(tǒng)的現(xiàn)實意義。其良好的經(jīng)濟性、穩(wěn)定性、可靠性、實時性和測溫分布性，使它取代現(xiàn)有井壁凍結測溫系統(tǒng)成為可能。對提高凍結法鑿井技術，加快凍結法鑿井的井筒建