感温光纤与感温光栅的工作原理和应用

分布式光纤测温技术

分布式光纤基于光纤拉曼散射效应(Raman Scattering)和光时域反射测量技术(Optical Time-Domain Reflectometry)来获取空间温度分布信息。通过在被测物体比如管道表面铺设感温光纤 ,采集和分析光脉冲在感温光纤内传播时产生的拉曼背向反射光的时间和强度信息得到相应的位置和温度信息 ,在得知每一点的温度和位置信息后 ,就可以得到一个关于整根光纤不同位置的温度曲线。测量常规距离可达30公里，空间定位达到米的数量级，能够进行不间断的自动测量温度，特别适宜于需要长距离大范围多点测量应用场合。目前华光天锐的分布式光纤测温技术在隧道内、油库、危险品库、军工企业、工矿企业的生产车间的温度检测和火灾报警系统及电力电缆温度监测上有很多的应用案例。

分布式光纤测温系统的感温光纤在轨道交通上的应用

随着轨道交通的迅速发展不仅方便公众出行，减缓交通拥堵，而且降低因汽车尾气带来的环境污染，目前已成为绝大多数市民出行方式。然而高速发展的轨道交通事业，带来巨大的客流聚散问题，若无完善的消防疏散系统，运营时发生火灾，容易造成特大人员伤亡事故，同时带来巨大的经济损失。光纤测温系统可以对站内火灾进行感温探测，这样对于区间火灾发生时以及发生火警时人员疏散显得尤为重要，现今对这些情况大部分都是采用感温光纤进行探测的，隧道中感温光纤的传统安装铺设可以沿钢丝自然平行进行覆盖，每米用一个不锈钢线扣来固定探测光纤和钢丝，特殊隧道地段可适当增加；探测光纤可以固定在钢丝的正下方。

分布式感温光纤测量装置的组成

分布式光纤测温装置可以由光纤槽、双向耦合器、分光器、激光器、雪崩光电二极管、放大电路、激光器、同步控制器、数据采集卡等构成。

感温光纤的工作原理

光纤槽内安装有机内光纤和高精度温度感应芯片，使用时，机外光纤通过光纤槽与机内光纤连接。当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲沿着光纤向前传播，因光纤内壁类似镜子，故光脉冲在传播中的每一点都会产生反射，反射之中有一小部分的反射光，其方向正好与入射光的方向相反（亦可称为背向）。这种背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（该点的光纤的环境温度）越高，反射光的强度也越大。也就是说，背向反射光的强度可以反映出反射点的温度。利用这个现象，若能测量出背向反射光的强度，就可以计算出反射点的温度。

感温光栅工作原理

感温光栅是最近这几年由于光纤温度传感器的广泛使用而兴起的利用光纤作为传输通道，通过光栅作为感温器件。其原理是温度变化对光栅周期或纤芯折射率产生变化，从而产生光栅布拉格信号的波长位移，通过检测布拉格波长的变化，而获得光纤光栅周围温度的变化。感温光栅的组成主要是由光纤光栅探头、传输光纤、连接光纤、光纤连接器、信号处理机等组成。

光纤光栅温度传感器

随着光纤光栅串以及弱光栅阵列的普及，光纤光栅传感器应用于分布式测温场合越来越多。在诸多温度监测场合，要求温度传感器具有很高的精度和响应速度要求，同时能识别光栅的具体位置。光纤光栅温度传感器是一种无源传感装置，具有不产生自热、抗电磁干扰、高灵敏度、轻质柔性、多参量复合传感、大空间分布式测量等显著优点，在光纤测温传感领域具有广泛的应用前景。

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