分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)性能優(yōu)化及火源定位方法研究.pdf

1、分布式光纖溫度傳感(Distributed Temperature Sensor, DTS)是一種對(duì)沿光纖方向溫度場(chǎng)分布進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)測(cè)量的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)、油氣管道等大型基礎(chǔ)工程設(shè)施的安全健康監(jiān)測(cè)中。DTS系統(tǒng)主要基于拉曼散射的溫度效應(yīng)進(jìn)行溫度測(cè)量，結(jié)合光時(shí)域反射(Optical Time Domain Reflectometer, OTDR)技術(shù)對(duì)光纖各點(diǎn)的位置實(shí)現(xiàn)定位，從而得到光纖沿線的各點(diǎn)的溫度信息?；馂?zāi)預(yù)警技術(shù)，作為安全健

2、康監(jiān)控技術(shù)的重要組成部分，為火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)提供了有力的保障，能夠有效避免火災(zāi)的災(zāi)難性后果。
　　論文針對(duì)DTS系統(tǒng)的性能優(yōu)化方法和基于DTS系統(tǒng)的火源定位方法進(jìn)行了深入研究，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　首先，敘述了DTS系統(tǒng)中拉曼散射原理和實(shí)現(xiàn)溫度定位的OTDR技術(shù)原理，并分析比較了DTS系統(tǒng)的三種溫度解調(diào)方法。
　　其次，搭建了DTS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，分析了系統(tǒng)的性能指標(biāo);針對(duì)空間分辨率影響測(cè)溫誤差的問題，提出線性擬合

3、法將系統(tǒng)的空間分辨率從5m提高到1m，有效地減小了溫度測(cè)量誤差。使用環(huán)形結(jié)構(gòu)的DTS系統(tǒng)消除了斯托克斯拉曼散射光和反斯托克斯拉曼散射光的衰減系數(shù)不同的影響，針對(duì)波分復(fù)用器隔離度不足引起的拉曼散射光中含有部分瑞利噪聲的問題，通過預(yù)先標(biāo)定的方法扣除瑞利噪聲來解調(diào)溫度，有效地提高了系統(tǒng)的測(cè)溫準(zhǔn)確度。
　　最后，基于封閉空間內(nèi)的溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)，結(jié)合傳感光纖容易布線，可長(zhǎng)距離溫度實(shí)時(shí)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，提出了雙光纖平行結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)的火源定位方法。