內容說明
 

　　本發明涉及溫度傳感器技術領域，具體講是一種可以解決傳統分布式光纖溫度傳感器常溫測溫精度高，而低溫和高溫測溫精度低的問題，從而獲得在全溫度范圍內高測溫精度的分布式光纖溫度傳感器及其溫度三解調算法。
 

　　發明背景
 

　　1981年英國南安普頓大學率先提出分布式光纖溫度傳感器的概念，1983年由Hartog等人研制出具體的實驗裝置。1985年英國Dakin在實驗室進行了分布式光纖溫度傳感器測溫實驗，其中光源是氖離子激光器；同年Hartog和Dakin用半導體激光器作為光源，分別獨立研制出分布式光纖溫度傳感器實驗裝置。此后，分布式光纖溫度傳感器迅速發展，目前已經廣泛應用于電力行業、煤礦領域、隧道、高速公路及地鐵等方面，成為工業在線監控的重要手段。
 
 

圖為本發明分布式光纖溫度傳感器的結構示意圖
 

　　當前分布式光纖溫度傳感器在常溫溫度范圍監測時往往具有高測溫精度，測溫精度高達±1℃，目前少數高精度分布式光纖溫度傳感器測溫精度甚至可達±0 .5℃。但在低溫和高溫區域，分布式光纖溫度傳感器測溫精度則迅速降低，高溫300℃測溫精度低至±5℃。稠油熱采井下測溫、焦炭塔測溫等高溫區域測溫，溫度高達350℃，當前分布式光纖溫度傳感器在高溫區域的測溫精度遠遠不能滿足工業生產對溫度監控的需求，急需開發全溫度范圍高測溫精度分布式光纖溫度傳感器，以滿足工程應用溫度監測需求。
 

　　目前分布式光纖溫度傳感器溫度解調算法為單一算法解調模式，只使用一次曲線擬合算法、二次曲線擬合算法、三次曲線擬合算法或者指數曲線擬合算法等解調算法中的一種，低溫、常溫和高溫溫度標定不分開，使用單一的解調系數。這種單一算法解調模式由于沒有針對常溫段拉曼散射比與溫度的關系為線性，而低溫和高溫段拉曼散射比與溫度的關系為非線性的特點，從而導致常溫段測溫精度高，低溫和高溫段測溫精度低。另外，分布式光纖溫度傳感器傳統單一解調算法標定不分段，而低溫、常溫和高溫標定系數是有差異的，標定方法不分段，測溫范圍越大、標定范圍越寬，測溫精度就越低。
 

　　本發明要解決的技術問題是，提供一種能夠獲得在全溫度范圍內高測溫精度的分布式光纖溫度傳感器。
 

　　本發明要解決的另一個技術問題是，提供一種在低溫(低于0℃)、常溫(0～120℃)和高溫(高于120℃)三個溫度段分別設置三次曲線擬合公式解調、一次曲線擬合公式解調和二次曲線擬合公式解調這三種不同的解調算法以及與算法相對應的三種標定系數，從而解決傳統分布式光纖溫度傳感器常溫測溫精度高，而低溫和高溫測溫精度低的問題的溫度三解調算法。
 

　　為了解決第一個技術問題，本發明提供一種具有以下結構的分布式光纖溫度傳感器，它包括測溫光纖和解調儀，解調儀包括脈沖激光器、集成型光纖波分復用器、斯托克斯散射光光電轉換放大模塊、反斯托克斯散射光光電轉換放大模塊、數據采集卡以及計算機，集成型光纖波分復用器的兩個輸入端口分別與脈沖激光器和測溫光纖連接，集成型光纖波分復用器的兩個輸出端口分別與斯托克斯散射光光電轉換放大模塊和反斯托克斯散射光光電轉換放大模塊連接，脈沖激光器、斯托克斯散射光光電轉換放大模塊、反斯托克斯散射光光電轉換放大模塊以及計算機均與數據采集卡連接。
 

　　為了解決第二個技術問題，本發明還提供一種利用本發明分布式光纖溫度傳感器采集到的數據進行的溫度三解調算法。
 

　　本發明的優點是：本發明分布式光纖溫度傳感器依據拉曼比值與溫度在不同溫度范圍曲線特點不同的原理，在低溫、常溫和高溫三個溫度段設置不同的溫度解調算法，在全溫度范圍內獲得超高的測溫精度，徹底解決了常溫段測溫精度高、低溫和高溫段測溫精度迅速降低的問題。利用分布式光纖溫度傳感器采集到的數據進行的溫度三解調算法是在三個溫度段分別設置不同的解調算法，解決在不同溫度區間標定系數有差異造成的測溫精度低的問題，在為三個解調算法標定的同時，也進行了溫度區間的分段標定，從而提高了傳感器的測溫精度。三解調算法分布式光纖溫度傳感器在未增加任何設備成本的同時，大幅提高了分布式光纖溫度傳感器在全溫度范圍內的測溫精度，具有非常重要的實用價值和經濟價值。
 

　　本發明所述的溫度三解調算法，其中，定標光纖采用聚酰亞胺涂層耐高溫光纖，長度為500m，定標光纖一端制作有一個標準FC/APC跳線頭，定標光纖繞制直徑為15-30cm的光纖圈。常規光纖不能耐高溫，無法進行高溫范圍標定，采用聚酰亞胺光纖作為定標光纖是根據本發明的要求特別采用的。另外，將定標光纖繞制直徑為15-30cm的光纖圈是為了方便放置在恒溫箱中進行三解調算法標定。