分布式光纤测温简介

1、温度是度量物体冷热程度的物理量，许多物理现象和化学过程都是在一定温度下进行，人们的日常生活也和温度密切相关。从热力学的角度，温度与大量分子的平均动能相联系，标志着物质内部分子无规则运动的剧烈程度。温度是作为衡量客观物质世界运动及其存在状态的一个重要物理量，温度信息的获得，可以使人们能够更好地掌握客观世界的内在规律。人们一直在寻求温度的各种测量方法。随着科学技术的迅猛发展，对温度的测量也提出了更多更高的要求。以电信号为工作基础的传统的温度传感器，如热电偶、热敏电阻、热释电探测器等温度传感器的发展已经非常成熟，它们以其结构简单、测量精度高、成本低等特点而广泛应用在国民经济、科研、国防等领域。但在有

2、强电磁干扰或易燃易爆的场合下，基于电信号测量的传统温度传感器便受到很大的限制。光纤温度传感与测量技术是仪器仪表领域重要的发展方向之一。由于光纤具有体积小、重量轻、可挠、电绝缘性好、柔性弯曲、耐腐蚀、测量范围大、灵敏度高等特点，对传统的传感器特别是温度传感器能起到扩展提高的作用，完成前者很难完成甚至不能完成的任务。光纤传感技术用于温度测量，除了具有以上特点外，与传统的温度测量仪器相比，还具有响应快、频带宽、防爆、防燃、抗电磁干扰等特点，因此，光纤温度传感技术受到各国科技人员的高度重视并进行了深入研究。它可用于冶金、化工、电力、建材等领域，解决电磁干扰大、环境恶劣场合的温度测量与控制问题。光纤本身

3、的电绝缘性、几何易变性及其固有的大信号带宽传输等特点，使得光纤温度传感器突破了电温度传感器的限制。其工作时温度信号是调制在光信号上的，只要光电转换部分及信号处理部分远离工作现场，则可在强电磁干扰的环境中工作，从而为强电磁场干扰等恶劣环境下温度的测量提供了有效的手段。点式光纤温度传感器由于具有技术上容易实现、抗干扰能力强、灵敏度高等特点，得到了很大的发展。如吸收型光纤温度传感器，荧光衰减型光纤温度传感器，热色效应光纤温度传感器等。但是点式温度传感器仅能测试某点或某小部分区域的温度状态，无法实现空间温度分布的测量。采用大量的点式温度传感器实现某些场合温度的分布测量是不经济的，甚至是不可能的。在科研

4、和工程技术中，有许多场合需要确定温度的分布，例如长距离输油管道、通信电缆或电力电缆等管道的沿线温度场分布，大型电力变压器内部的温度场分布，桥梁、大坝、仓库、大型建筑、隧道、高压容器、航天器机身等的温度分布。电子、冶金、化工等许多行业的生产中，也都需要对多个温度点同时进行监控，如测量存储易燃、易爆或其它物质的大型存储罐的温度分布，结构复杂的大型设备以及回转设备的温度分布等。传统的电温度传感器不能工作在强电磁环境中，也不宜在易燃、易爆环境或腐蚀性环境中工作，对于采用点式温度传感器实现温度的分布测量还存在难于安装、难于布线、难于维护的问题。分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量

5、，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比。分布式光纤温度传感器具有很多优点：（1光）纤是本质绝缘的，适合易燃、易爆环境（2光）纤中传输的是光信号，抗强电磁干扰（3光）纤纤细柔软，易于安装（4实）现温度的分布式测量分布式光纤温度传感器以其自身的特点受到了广泛的重视，研究分布式光纤温度传感器具有重要的理论意义与应用价值。光纤自20世纪40年代问世以来，就已应用于传递图象和检测技术等各种领域。随着光通讯的应用，光纤工艺和技术得到了迅速的发展。光纤传感技术是伴随着光导纤维及光通讯技术的发展而逐步形成的。在光通讯系统中，光纤用作远距离传输光波信

6、号的媒质，但是，在实际光传输过程中，光纤易受外界环境因素的影响，如温度、压力、电场、磁场等变化将引起光波量（如光强度、相位、频率、偏振等）的变化。人们逐渐认识到光纤的许多性质可以用于探测各种物理量，因而光纤传感技术引起了人们的重视，成为一个很有生命力的研究和应用领域。光纤技术主要应用于以下几个方面：（1光）的传递（用光纤传输光波的能量）（2视）觉信息的传输（用相关传光束传递图象）（3光）纤通讯（用光纤作通讯介质来传输载波调制的光强信号）（4光）纤传感（光纤不仅作为光波的传播媒质，而且可用来感测表征光波特征的参量在传播中随外界因素的变化（5光）纤的非线性特性（在较强的输入光功率作用下，光纤会产生

7、非线性效应，发生光增益、频率转换及其它作用）光纤具有良好的传光性能，对光波的损耗低，光纤传输光信号的频带宽，而且光纤本身就是一个敏感元件。自20世纪80年代以来，光纤传感技术在发达国家得到迅速的发展，各种光纤传感器以其独特的技术优势广泛应用于工业、国防、航空航天、交通运输和日常生活等各个领域。在我国，对光纤传感技术的研究也受到重视，从上世纪70年代末就开始了这方面的研究工作。目前，国内许多高等学校、科研机构和企业部门开展了光纤传感技术的研究工作，光纤传感技术已列入国家重点研究项目。分布式光纤温度传感技术以其对沿光纤分布的温度场可连续实时测量的特点而成为光纤传感技术中较为引人瞩目的一项新技术。用一根长达数千米的光纤可以连续地测量沿其分布的温度场的实时信息，具有重要的理论价值和实际意义分布式光纤温度传感器可广泛应用于各种场合，如煤矿、隧道的温度自动报警控制系统，油库、危险品仓库、大型客