分布式温度传感系统(DTS)以光作为温度信息的载体,以光纤作为信号传输介质,可获取光纤沿线所有点位的温度分布数据,并结合光时域反射技术(OTDR)实现空间全域温度分布检测。
在分布式传感系统中,光纤同时兼具传感与传输功能,传感结构极简;相较于传统点式传感器,单位长度监测成本大幅降低,性价比更高。其核心优势在于可实现大范围、连续不间断测温。
依托光纤本身耐高温高压、耐腐蚀、防雷击、抗射频与电磁干扰、适配复杂恶劣环境、体积小、重量轻等特性,分布式光纤测温系统具备极强的场景适配性,应用范围十分广泛。
油田与天然气井筒温度检测
高压电缆在线温度监测
大型变压器温度监控
油气、化工管道泄漏监测
建筑物消防火情预警
大型工厂关键设备及生产工艺温控
隧道火灾探测预警
大坝渗漏检测与温度监测
分布式光纤温度传感器属于散射型光纤传感设备。光脉冲在光纤中传输时会产生后向散射光,主要包含:瑞利散射、拉曼散射与布里渊散射。
因此散射型光纤传感技术分为:基于瑞利散射的 OTDR、基于布里渊散射的 B-OTDR / B-OTDA,以及基于拉曼散射的 R-OTDR。

图 1:分布式温度传感(DTS)系统原理图
激光在光纤内部产生拉曼散射,后向散射光逆向传输至光纤入射端;每一束回传散射光对应光纤上一处散射点位。系统采集后向散射光的传输时间与光强信号,即可解算出对应位置与实时温度。
整套分布式光纤测温系统主要由三部分组成:测温主机、传感光纤、温度解调软件。
测温主机为系统核心,内部包含激光器、1×3 波分复用器、雪崩光电二极管模块、信号放大模块、数据采集模块及恒温控制模块。
工作流程:脉冲光纤激光器发射光脉冲,在光纤中产生后向拉曼散射,生成斯托克斯光与反斯托克斯光;两路信号经由雪崩光电二极管完成光电转换,再通过高速放大与模数采样,最终由解调软件运算,输出光纤全程的连续温度分布。
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