30公里远程分布光纤拉曼温度传感器系统测试方法与技术的研究

本文讨论了分布光纤拉曼温度传感器的主要特性的测试方法与技术 ,并以 30公里分布光纤拉曼温度传感器为例 ,对测试结果进行了分析讨论。光纤长度为 30 9公里 ,测温范围 :0— 10 0℃ (可扩展 ) ;温度测量不确定度 :± 2℃ ;温度分辨力 0 1℃ :空间分辨力 :4m(采样率 10 0MHz)。

分布式光纤温度传感器新测温原理的研究

介绍了分布式光纤温度传感器的工作原理和应用状况,分析了光纤中放大的自发拉曼散射现象及其时域特性.提出了一种基于光纤中放大的自发拉曼散射光脉冲信号温度效应的新温度测量原理,并将其应用于分布式光纤传感器系统,进而讨论了基于新测温原理的实验现象和实验数据.

分布式光纤拉曼散射测温技术的进展

分布式光纤拉曼散射温度传感器系统(Distributed Optical Fiber Raman Temperature Sensor，DOFRTS)，是一种实时、在线、多点光纤温度测量系统，一种用于实时测量空间温度场的高新技术，已成为工业过程控制中的一种新的检测方法与技术。在系统中光纤既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤背向拉曼散射的温度效应，

在DCF光纤中放大的背向自发拉曼散射的增益特性

光脉冲沿色散补偿光纤(DCF)传输会产生背向自发拉曼散射,当入纤激光功率大于阈值时,出现放大的背向自发拉曼散射现象。实验发现,反斯托克斯(ASR)和斯托克斯(SR)自身脉冲光纤拉曼放大的阈值泵浦峰值脉冲功率是18.2W和14.5W。当入纤激光功率为52W时,背向SR和ASR散射的增益分别为12dB和7dB。放大的反斯托克斯和斯托克斯背向自发拉曼散射时域曲线上的阈值时间位置随激发功率的增大而前移并具有规律性。

30km远程分布光纤拉曼温度传感器系统的实验研究

研制成功一套 30km远程分布光纤拉曼温度传感器 (DOFRTS)系统 ,采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理和 15 5 0nm掺铒光纤激光器作为抽运源及高速瞬态波形采样技术 ,累加平均等信号处理技术 ,提高了信噪比 ,解决了弱信号检测问题。使用智能化恒温技术 ,使主要元器件在恒温条件下工作 ,解决了工程应用中环境的适应性问题。经鉴定 ,远程分布光纤拉曼温度传感器系统的主要技术指标如下 :光纤长度为 31km ,测温范围为 0～ 10 0℃ (可扩展 ) ,温度测量不确定度为± 2℃ ,温度分辨率为 0 1℃ ,测量时间为 4 32s,空间分辨率为 4m。

S波段分布式光纤拉曼放大器的实验研究

在S波段对3种不同配置的色散补偿型分布式光纤拉曼放大器(FRA)进行了研制。实验证明:5kmDCF 50kmG652光纤色散补偿型分布式FRA的增益和噪声特性优于50km、G652 5kmDCF光纤和25kmG652 5kmDCF 25kmG652光纤色散补偿型分布式FRA。测量了5kmDCF 50kmG652光纤色散补偿型分布式FRA的增益光谱和噪声谱。在DWDM光纤传输系统中,色散补偿分布式FRA对S波段1520nm光谱波段2个光谱间隔为0.262nm(频率间隔为34.1GHz)信号信道光谱的传输特性优于50kmG652正色散FRA和5kmDCF负色散FRA。

在单模光纤中放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射的温度效应

在单模光纤中 ,输入的激光功率大于阈值时 ,出现放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射现象。实验发现 :放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射具有温度效应 ,与反斯托克斯拉曼背向自发散射一样 ,放大的拉曼散射光的光子通量受到光纤温度的调制。反斯托克斯拉曼背向自发散射的放大效应抑制了单模光纤中的相干噪声 ,改善了系统的信噪比。实验还发现 ,放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射空域曲线上放大的端点位置随激发功率的增高前移并具有一定的规律性。放大的反斯托克斯拉曼背向自发散射的温度效应作为一种新的测温原理 ,已应用于远程 30km分布光纤温度传感器系统。

30km远程分布光纤拉曼温度传感器系统

研制了30km远程分布光纤拉曼温度传感器(DOFRTS)系统。采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理,用1550nm掺铒光纤激光器作为抽运源,采用高速瞬态波形采样技术和累加平均等信号处理技术,提高了信噪比,解决了弱信号检测问题;采用了智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的适应性。远程DOFRTS已达到的主要技术指标为:光纤长度31km;测温范围0～100℃(可扩展);温度测量不确定度±2℃;温度分辨率0.1℃;测量时间432s;空间分辨率4m。

G652光纤中背向自发拉曼散射的增益特性

讨论了背向自发Raman散射脉冲在自生分布式G652光纤Raman放大器中传输的增益特性。实验发现,反Stokes Raman(ASR)和Stokes Raman(SR)自生分布式脉冲光纤Raman放大器的阈值抽运峰值功率是25.4 W和18.0 W。在入射功率为52 W时,ASR和SR的增益分别为5.0 dB和8.6 dB。放大的反Stokes和Stokes背向自发Raman散射光时域反射(OTDR)曲线上放大的阈值时间位置随激发功率的增高前移并具有规律性。放大的ASR背向自发散射强度受光纤温度调制,具有温度效应,已应用于远程分布光纤Raman温度传感器系统。