基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究
分布式拉曼光纤测温系统研究进展
分布式拉曼光纤测温系统研究进展分布式拉曼光纖测温系统是一种快速、可靠、稳定的实时在线温度测量系统，文章介绍了分布式拉曼光纤测温系统的原理、基本技术、应用范围、研究历史与现状，同时还展望了其可能的未来发展方向。
标签：分布式温度传感器；拉曼散射；光纤Abstract：Distributed Raman fiber temperature measurement system is a fast，reliable and stable real-time on-line temperature measurement system. This paper introduces the principle，basic technology，application scope，research history and present situation of distributed Raman fiber temperature measurement system. At the same time，it also looks forward to its possible future development.Keywords：distributed temperature sensor；Raman scattering；optical fiber引言分布式光纤传感技术已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程、生物医药等领域[1]的长距离、大范围的传感。
其中，基于非线性光学的光纤传感器因为其基于抗电磁干扰、结构简单的光纤而吸引了国内外诸多研究者的注意，并且已经取得了不小的成果。
而这些非线性光纤传感器分为瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射。
到目前，瑞利散射的潜力已经挖掘殆尽，布里渊散射还受制于理论暂时难以实用化，剩下的只有基于拉曼散射的分布式光纤温度传感器处于研究发展的上升阶段。
本文将着重介绍分布式拉曼光纤测温系统的基本概念、工作原理、国内外研究状况、应用领域和未来展望。
基于ROFDR的分布式光纤测温系统模型分析
基于ROFDR的分布式光纤测温系统模型分析摘要：分析了功率调制型光频域后向拉曼散射理论模型的基本特征，研究了以光频域后向拉曼散射为基础的分布式光纤测温系统中测量距离与分辨率的限制。
对该模型的频域算法加以仿真并给出了仿真结果，对还原空间分布函数的方案有一定的价值。
关键词：拉曼散射光频域反射分布式光纤测温分布式光纤测温系统（DTS）采用的光频域反射技术相对于光时域技术具有噪声低，空间和温度分辨率高，无需高速采样等优点而被作被广大科研工作者所关注[1]。
本文从模型仿真的角度，详细分析了光频域拉曼反射信号的理论表达式[2]，采集激光信号，反斯托克斯拉曼散射光两路信号的方案，对该模型进行了推导和仿真，对频域采样函数进行数值模拟，得出了最优的频域参数。
1 基于ROFDR的DTS结构如图1，将激光器中发出的一束频率为f0的激光以频率为fm的正弦信号调制，fm为一组等距离递增的频率。
将调制后的光经过分束一部分耦合进测试光纤，然后对反射回来的反斯托克斯光用雪崩二极管检测, 经过分束的另一部分输入光用光电二极管检测，将两路功率信号送入数据处理系统，可得出沿测试光纤的温度分布情况。
2 ROFDR模型原理分析假设光纤的实际温度为单一温度300K,利用以上算法对实际温度进行数值模拟计算，计算结果跟温度相差大约在1~2K左右。
0到1000m的波动范围也很小。
本次仿真采用的仅仅是单一温度下温度分布，采用空间采样函数分析而设置的调制范围和调制步长，对还原空间分布因子有一定的作用。
3 结论本文对早期较为成熟的ROFDR模型进行了推导[4]，采用快速IFFT变换对频域响应函数进行处理，取消对斯托克斯光的采集，简化了ROFDR模型，同时对空间分辨率和最大测试距离因素加以推导，对空间采样函数进行数值模拟，得出了合适的调制频率步长和最大调制频率，并还原了单一温度下的光纤的温度分布，对研究ROFDR技术有一定的参考性。
参考文献[1]耿军平，许家栋，郭陈江，等．全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J]．传感器技术，2001（2）[2]耿军平，许家栋，李焱，等．基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温传感器模型研究[J]．光子学报，2002（10）[3]李伟良．光频域喇曼反射光纤温度传感器的频域参量设计[J]．光子学报，2008（1）[4] Ahangrani M,Gogolla T.Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated temperature Raman remote sensing. Journal of Lightwave Technology . 1999，17(8):1379~1391.。
基于拉曼散射的分布式光纤定温与差温探测方法
基于拉曼散射的分布式光纤定温与差温探测方法费芹;秦俊【摘要】基于拉曼散射的分布式光纤测温系统应用于火灾监测有独特的优势，弥补了传统感温探测器的不足。
介绍了基于拉曼散射的测温原理及基于光时域的空间定位原理，并进行了火灾预警实验，实验结果表明当建筑物高度在一定范围内，基于拉曼散射的分布式光纤测温系统可以很好地实现火灾预警功能。
%For application in fire monitoring , the distributed optical fiber temperature measurement system based on Raman scattering has a unique advantage of making up for the deficiency of the traditional thermal detector .This paper introduces the temperature measurement principle based on Raman scattering and space positioning principle based on optical time domain .A fire warning experiment was carried out ,which showed that the distributed optical fiber temperature measurement system based on Raman scattering can well realize fire warning function for building heights within a certain range .【期刊名称】《火灾科学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P109-113)【关键词】拉曼散射;分布式光纤测温;火灾预警【作者】费芹;秦俊【作者单位】中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，合肥，230026;中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，合肥，230026【正文语种】中文【中图分类】X9320 引言人类十分重视火灾的监测。
基于分布式拉曼光纤传感的粮食测温系统研究
基于分布式拉曼光纤传感的粮食测温系统研究陈晴川王剑锋刘红林倪凯毛邦宁赵春柳（中国计量大学光电子技术研究所，杭州310018）摘要近年来，我国粮食的需求日益增加，粮食存放的安全问题也日益突出。
为了增加粮食储备的可靠性，尽快发现由气温升高或是微生物繁殖引起的粮食温度变化导致的霉变或火灾。
本研究采用了基于光纤背向拉曼散射和光时域反射技术的分布式光纤拉曼散射测温系统，对粮仓粮食的温度进行更加精确和灵敏的监控。
相比于传统的人工巡检和电子监控，利用光纤作为传感器既节省了人力又降低了电子监控可能引起的短路火灾的隐患。
该系统针对拉曼散射光强很弱的问题，提出了使用单工循环编码解码技术，有效提高了光纤的非线性阈值光功率，同时提高了系统的信噪比和测温精确度。
使用该方法可以使测量的温度精度达到ʃ0.35ħ，空间分辨率达到1m 。
关键词粮食储备光纤传感温度传感温度场中图分类号：TN29文献标识码：A 文章编号：1003－0174（2019）S2－0016－05基金项目：国家重点研发计划（2017YFC0805900）收稿日期：2019－09－23作者简介：陈晴川，男，1996年出生，硕士，光纤传感通信作者：赵春柳，女，1973年出生，教授，光纤传感粮食安全问题是国家稳定的基础和前提条件，根据我国的粮油储藏技术规范GB /T 29890—2013［1］可知，粮食的常规储藏是在自然通风的条件下，对储藏的粮油采取清洁卫生、自然通风、扒沟翻倒粮面、定期检测粮情等一般技术处理和常规管理措施的储藏方法。
影响粮食安全贮藏的因素很多，首先粮食自身的呼吸会产生二氧化碳水分和热量，温度升高粮食氧化过程加快。
同时环境温度的变化会影响粮食上微生物的繁殖霉变，如黄曲霉、杂色曲霉、镰刀菌等产生的毒素有害人体健康。
储藏温度［2］的升高可以加速微生物的繁殖导致粮食品质下降。
光源的照射也会增加粮堆的温度，同时光对粮食中光色素和某些维生素有破坏作用。
所以温度指标是衡量粮食储藏方法好坏的一项重要参数。
《基于拉曼与布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统研究》范文
《基于拉曼与布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，光纤传感技术已成为现代工业、军事、医疗等领域中不可或缺的重要技术。
其中，分布式光纤传感系统以其独特的优势，如长距离、高灵敏度、高空间分辨率等，在众多领域得到了广泛的应用。
本文将重点研究基于拉曼与布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统，探讨其原理、性能及潜在应用。
二、拉曼与布里渊散射的基本原理1. 拉曼散射：当光与物质相互作用时，光子会与分子或原子发生能量交换，从而改变其传播方向和频率。
这种现象称为拉曼散射。
通过分析拉曼散射的频率变化，可以得到物质的分子结构信息。
2. 布里渊散射：布里渊散射是指声波与光波相互作用产生的散射现象。
当光在介质中传播时，声波会对介质中的分子产生扰动，使光波产生非弹性散射。
布里渊散射可以用来测量声波的速度和传播介质的相关性质。
三、分布式光纤双参量传感系统的构成与原理分布式光纤双参量传感系统利用拉曼与布里渊散射效应，通过在光纤中传输的光信号进行检测与分析，实现对温度、应力等参量的测量。
系统主要由光源、光纤、光探测器等部分组成。
其中，光源发出的光经过光纤传输后，会与光纤中的物质发生相互作用，产生拉曼与布里渊散射。
通过分析这些散射光的特性，可以推导出光纤中不同位置的温度、应力等参量的变化。
四、系统性能分析分布式光纤双参量传感系统具有以下优点：1. 长距离测量：由于光纤的传输距离长，因此可以实现对长距离的分布式测量。
2. 高灵敏度：通过分析拉曼与布里渊散射的光信号，可以获得高灵敏度的测量结果。
3. 高空间分辨率：系统具有较高的空间分辨率，可以实现对光纤中不同位置的参量进行精确测量。
然而，该系统也存在一些挑战和限制，如信号处理复杂、成本较高等。
因此，在实际应用中需要综合考虑系统的性能需求、成本等因素。
五、潜在应用基于拉曼与布里渊散射的分布式光纤双参量传感系统具有广泛的应用前景，可应用于以下领域：1. 石油化工：用于监测油气管道的温度、压力等参数，确保管道安全运行。
基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用
基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用
随着现代科技的不断发展，越来越多的新型传感器被研发出来，并得以在各个领域得到应用。
其中，基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器便是一个备受关注的新兴技术。
该传感器利用了拉曼光谱散射的原理，通过测量光纤中的信号传输时间差，以提取信号所对应的温度值。
由于光纤能够沿着任意方向进行传输，并且成本低廉、安装方便，因此这种基于光纤的分布式温度传感技术具有很高的应用价值。
在实际应用中，该传感器可广泛应用于各种需要进行温度监测的场景中。
比如，在核电站的运行过程中，需要对反应堆中的温度进行实时监测，以确保核电站的安全运行。
而基于光纤温度传感器的技术，正是非常适合用于这种高温、高辐射的恶劣环境中。
此外，这种传感器还可以广泛应用于工业自动化、石油化工、医疗仪器、环境监测等领域。
通过利用光纤温度传感器提供的准确温度数据，可以实现对各种工业流程、生产设备等的精准控制，从而提高生产效率、降低工业生产的成本和风险。
总之，基于拉曼光谱散射的分布式光纤温度传感器是一种非常实用的传感技术，具有精准、可靠、可控、安全等多种特点。
随着技术的不断发展，该传感器将在更多领域得到广泛应用，为改善人类生产、生活环境，提供更为精准的监测数据和数据支持。
基于拉曼散射理论的分布式光纤测温系统
摘
２００ ） １０ ３
要 ： 文 阐 述 了基 于 背 向 拉曼 散 射 和 Ｏ Ｄ 本 Ｔ Ｒ技 术 的分 布 式光 纤 测 温 系 统 的基 本 原 理 、 统 组 成 、 度 解 调 方 法 和 系 温
实验数据及其分析 。分布式光纤测温系统 主要 由测温主机 、 温光纤和温度解 调软件组成 。它具有成本低廉 、 感 灵敏
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｆｄ ｓ ｒｂ ｅ ｆｂｅ —ｏ ｔｃ ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｏｒ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｎｄ ａ ｌｃ ｔｏ ｏ ｉｔ ｉ ｕｔｄ ｉ ｒ — ｐ ｉ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｎｓ ｙ ｔ ｍ
ＹＥ Ｚ ｎ — ｈ ｎ，ＨＵＡ Ｔ ｏ， Ｉ ｎ ｐｎ ，Ｗ ＡＮＧ Ｊ ｎ ｔ ｏ ｏｇ ｓｕ ａ Ｌ Ｕ Ｙａ — ｉ ｇ ｕ — ａ
西 北 水 电 ・ ０ 年 ・ 刊 ２１ １ 增
文 章 编 号 ：０ ６ ２ １ （０ ） １ ＿ ｌ９ ＿ ３ １０ － ６０ ２ １ Ｓ 一 ０ ３ ＿０ １
１９ ３
基 于 拉 曼 散 射 理 论 的 分 布 式 光 纤 测 温 系 统
叶宗 华 涛， 艳平， 涛 顺， 刘 王军
（ 网电力科 学研 究 院／ 国 南京 南瑞 集 团公 司 ， 南京
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统研究——数据采集与处理的开题报告
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统研究——数据采集与处理的开题报告一、研究背景和意义随着现代化建设的不断发展，对各种工程设施的维护和安全检测要求也越来越高，其中需要进行温度监测的场合越来越多。
传统的温度检测技术一般采用热电偶、红外线测温仪、热像仪等，但是这些方法的测量精度受到了很多因素的影响，需要人工操作，且不能实现远距离无人值守的监测和实时响应。
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统，具有精度高、分辨率高、响应快、远距离无人值守实时监测等特点，被广泛应用于电力、石化、航空、交通等领域。
本研究旨在研究基于拉曼散射的分布式光纤测温系统数据采集与处理技术，通过对采集到的数据进行分析处理，实现对温度分布的测量和监测。
该研究对于提高工程设施的安全性、促进现代化建设具有重要的意义。
二、研究方法和步骤1.系统架构设计：根据分布式光纤测温系统的原理和特点，设计系统的硬件和软件架构，确定系统各个模块之间的关系与通信方式。
2.数据采集方案设计：针对系统，设计合理的数据采集方案，选择合适的数据采集设备和参数设置，实现数据采集功能。
3.数据处理方案设计：根据采集到的数据，设计合理的数据处理算法和方法，实现对数据的存储、处理和分析。
4.系统实现及调试：在开发平台上实现系统的各个模块，进行功能测试和调试，确保系统能够稳定运行。
5.实验验证与分析：选取合适的实验样本，进行实验验证与分析，验证系统的测量精度和响应速度是否符合需求。
6.性能优化与升级：根据实验结果和用户需求，对系统进行性能优化和升级，进一步提高系统的性能和稳定性。
三、研究内容和意义本研究主要分为以下几个方面：1. 系统架构设计：设计分布式光纤测温系统的硬件和软件架构，确定系统各个模块之间的关系与通信方式。
2.数据采集方案设计：研究合理的数据采集方案，选择合适的数据采集设备和参数设置，实现数据采集功能。
3.数据处理方案设计：根据采集到的数据，设计合理的数据处理算法和方法，实现对数据的存储、处理和分析。
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统研究与应用
第１ ０ 期
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统研究与应用
赵 浩 １ Ｉ ２ 肖 恺 ２ 李 平 ２ 黎载 红 罗 巧梅 ２ （ １ ． 平湖 波汇通 信科 技有 限公 司 ， 浙江 平 湖 ３ １ ４ ２ ０ ０ ； ２ ． 上海 波汇 通信 科技 有 限公 司 ， 中 国 上海 ２ ０ ０ １ ２ ０ ）
时， 可 以报警 、 指出报警电缆处位置 、 数据存储和打印 。 ４ ） 超温报 警 ： 根据用户要 求设置报警和 预警 温度警戒值 ． 并且 可 基于拉曼散射 的分布式光纤 温度传感器是 基于光纤 内部 的拉曼 实现 电缆分段报警 ， 对电缆的不同部分实施不 同标准的报警设 置 散射现象的温度 特性 ， 利用光时域反射测量技术 （ Ｏ Ｔ Ｄ Ｒ ） ． 将 较高功率 ５ ） 特性 曲线显示 ： 包括某 一时段 电缆某点 的温度变化 曲线 、 某 时 带电光脉冲送人光 纤 ．然后将返 回的散射光强 随时间 的变化探 测下 段 电缆温度变化曲线 、 某时段电缆某点 的最高温度变化 曲线 和某 日电 来 。分 布式光纤 温度传感器基 于背 向散射或者前 向散射机 理 ． 其中背 缆最高温度分布曲线等 向散射具 有温度测量 的实际意义 ．若能测量 出背 向散射光 的强 度 ． 就 ６ ） 历史数据显示 ： 用户可以通 过历史数据查询得到 电缆某 时刻温 可以计算 出反射 点的温度 ． 这就是利用光纤测量温度的基本原理［ １ － ２ ］ 。 度、 某 日电缆某点的温度 、 某 时刻电缆某点 的温度 、 某 日电缆最 高温度 人 射光子与介质 分子在光纤纤 芯介质材料密度 的成分起伏 和微 及某时刻电缆某点的最高温度 观 变化 等因素的影响下 ． 二者相互作用 ． 入射光 中光 子与分子 由于介 ７ ） 远程监控 ： 通过 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 可对现场设备实施远程监控 、 诊断和维 质 的非线性效应 而发生非线性碰撞 光子与分子之间在非弹性过程中 修等 发 生能量交换 。 光子不仅 改变 了运动 的方向 ． 同时光 子的部分能量传 ３ 系 统 结构 及工 作 机 理 递 给分 子 ． 或者分子振 动和转动 的部分 能量传递给光子 ． 从而改变 了 光子 的频率 ． 这就是拉曼散射［ Ｚ ｌ 基于拉曼散射 的分布式光纤测 温系统分为硬件 与软件 两大部分 因为光纤具有一定 的长度 ． 且拉曼散射是产生在光纤 中的每一个 （ 见图 ２ ） 。硬件 主要有激光器 、 双 向耦合器 、 光电雪崩二极管 、 放大器 、 微观点 的． 所 以如何确定我们探测到的拉曼散射在光纤 中发生 的位置 信号采集 处理 卡、 Ｄ Ｔ Ｓ 主计算机和工控机等组成 。软件 由采集端程序 就需要用到光时域反射技术 和分析段程序 组成 ， 分别运行 在两台 Ｐ ｃ机上 ． 通过Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ 协 议完成 光时域反 射技术 （ Ｏ Ｔ Ｄ Ｒ ） 最 初用于评价光 学通信系统 中光 纤 、 光 通信。 采集端程序运行平 台通过与信号处理卡通信 ． 读取卡状态 、 相关 连接器等的性能 ， 是用于检验光纤损耗 特性、 光纤 故障的有效手段 。 同 数据 ， 通过运算 ， 计算得 出电缆各点的温度值 。 并将数据发送到分析端 ． 时也是分布式光纤传感器的基础 。光源发射 出一系列的激光脉冲进 同时在界面显示 ； 分析端程序运行平 台通过 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｍ ｅ ｔ 接收所采集 的温度 入光纤 中， 它们会在光纤 中产生 背向散射 。 在 时域 中． 入射光经后 向散 数据 ， 通过运算 ， 根据预先设置的报警值 。 产生报警并在图形界面显示 ． 射返回到光纤入射端所需的时间为 ｔ ． 激 光脉 冲在光 纤 中所走过的路 所采集的数据同时被存入相应 的实时数据库 。传感光缆既是传输载体 程为 ， ２ Ｌ ＝ ｔ ， ＝ Ｃ ／ ｎ ，其 中 Ｖ为光在光纤 中的传播速 度 、 ｃ为真空 优势传感媒体 ． 可以把监测对象 的温度的实时情况反馈 到主机 中的光速 、 ｎ 为光纤折射率 。在测得 时刻 ｔ 时． 就 可求 的距离光 源 处 的距离
基于拉曼散射分布式光纤测温系统的研究与设计的开题报告
基于拉曼散射分布式光纤测温系统的研究与设计的开题报告一、研究背景与意义随着能源开发和应用的不断推广，不同的气体、液体、固体环境的温度监测需求也变得越来越紧迫。
传统的电子测温设备具有体积大、灵敏度低、易受干扰等缺点，因此需要开发新的高精度、高可靠性、无电磁干扰的测温技术。
基于拉曼散射原理的分布式光纤测温技术能够以采集温度敏感的拉曼信号为基础，实现对环境温度的高精度测量，并具有分布式、无需接触、光学信号传输、抗干扰等优点。
因此，基于拉曼散射分布式光纤测温系统的研究与设计具有广泛的应用价值和深远意义。
二、研究内容本研究将基于拉曼散射原理，构建分布式光纤测温系统，并设计相应的测试平台进行测试。
具体包括以下几个方面：1.分布式光纤测温系统的构建：依据拉曼散射原理，通过利用激光器驱动，采用光学解调技术，构建分布式光纤测温系统，通过对光纤的拉曼信号进行采集，输入到高灵敏度的光电转换器进行电学信号处理。
2.测温系统的参数优化：需要对系统的各参数进行优化设计，包括激光器功率、激光束宽度、采集时间、光电转换器灵敏度等方面，以保证测量结果的准确性和可靠性。
3.测试平台的建设：为了验证分布式光纤测温系统的性能，需要建立测试平台，并进行系统性能测试、稳定性测试、精度测试以及与传统测温设备的对比测试等。
4.数据分析和处理：对获得的数据进行分析和处理，找出在实际应用中可能存在的问题，并提出相应的解决方案，以确保测温系统的可靠性和实用性。
三、研究进度安排本研究计划从2022年开始，按照以下进度安排进行：1.2022年1-3月：查阅相关文献，对基于拉曼散射分布式光纤测温系统的研究进展和技术路线进行梳理。
2.2022年4-6月：针对不同的物质环境，进行光信号敏感性研究，并优化分布式光纤测温系统的参数。
3.2022年7-9月：构建分布式光纤测温系统的测试平台，进行系统性能测试和稳定性测试。
4.2022年10-12月：进行精度测试和与传统测温设备的对比测试，对测试结果进行数据分析和处理。
分布式光纤传感网络中的温度测量方法研究
分布式光纤传感网络中的温度测量方法研究引言分布式光纤传感网络（Distributed Fiber Optic Sensing Network，DFOSN）是一种基于光纤传感技术的传感网络系统，可以实现对环境参数的实时监测和测量。
其中，温度测量是DFOSN的重要应用之一，具有广泛的应用前景。
本文将针对分布式光纤传感网络中的温度测量方法进行研究，探讨其原理、技术和应用。
一、分布式光纤传感网络温度测量原理分布式光纤传感网络温度测量的原理基于拉曼散射效应，利用光纤本身作为传感器，在光波传输过程中，通过检测散射光的频移，可以间接测量环境温度。
具体原理是当光波在光纤中传播时与光纤中的分子发生相互作用，引起光子与振动产生的声子相互耦合，进而造成频移现象。
二、分布式光纤传感网络温度测量技术1. 光时间域反射（Optical Time Domain Reflectometry，OTDR）技术OTDR技术是一种基于可变光波长的反射光谱技术，利用光纤中的反射信号来判断光线穿过光纤时所遇到的温度变化。
通过监测随着温度变化而发生的衰减和反射光的强度和时间延迟变化，可以实现对温度的测量。
2. 光频域反射（Optical Frequency Domain Reflectometry，OFDR）技术OFDR技术是一种基于光纤中的反射谱特性的温度测量技术。
通过不同频率的光信号与光纤中的温度引起的散射光的频移相互关联，即可获得温度信息。
OFDR 技术具有较高的测量精度和稳定性，适用于多种温度范围的测量。
3. 基于布拉格光栅（Bragg Grating）的温度测量技术布拉格光栅是在光纤中通过一定的光束干涉技术制作的一种光波导结构。
通过改变布拉格光栅的反射光谱特性，可以实现对温度的测量。
由于布拉格光栅本身具有高精度和灵敏度的特点，因此在分布式光纤传感网络中广泛应用于温度测量。
三、分布式光纤传感网络温度测量应用1. 冶金工业分布式光纤传感网络可以用于高炉、火炉等冶金设备的温度测量，实现对冶金过程中温度变化的实时监测，提高生产效率和质量。
基于拉曼散射的分布式光纤直流电缆测温系统
doi ：10. 16180/j . c nk i. iss n l 007 -7820. 2017. 12. 027基于拉曼散射的分布式光纤直流电缆测温系统葛鸿翔，单鸿涛，马强，张艳杰(上海工程技术大学电子电气工程学院，上海201620)摘要直流电缆通常通过绝缘电阻检测来判断线缆破损情况，一般通过定期巡查以及针对故障进行排查，效率低下。
文中研制基于拉曼散射的光纤直流电缆测温系统，围绕上海地铁直流供电电缆物理特性及其环境特点展开研究，通 过电缆故障的搜集分析，找到故障线缆及其温度变化特性；同时，通过长期监测，以实现线缆温度异常检测、故障定位，预 警和管理。
并通过实际测量得到所设计系统可测量的温度范围为％ ~ 10 k m ，温度分辨率为1q ，时间分辨率为5 @，空间 分辨率为1 Q 。
关键词拉曼散射;光纤;测温系统;故障定位中图分类号TP 212.9 文献标识码 A 文章编号1007 -7820(2017)12 -102 -05Distrilbuted Optical Filber DC Cable Temperature Measurement SystemBased on Raman ScatteringG E H o n g x ia n g ，S H A N H o n g ta o ，M A Q ia n g ，Z H A N G Y a n jie(School o f E le c tro n ic and E le c tric a l E n g ii ^ee +i ^g ，Shanghai U n iv e rs ity o f E n g in e e rin g S c ie n c e ，Shanghai 201620，C h in a )AbstractDC cables are u s u ^ly used to d e term in e the damage o f the cable thro u g h the in s u la tio n resistancete s t . In g e n e ra l，through re g u la r in sp e ctio nsandtro u b le s h o o tin g ，b u tthe e ffic ie n c yislo w .T heperature m easurem ent system based on R am an scattering o p tic a l filDer c a b le ，focuses on the research o f Shanghai sub way DC pow er su p p ly ca b le and the p h ysica l ch a ra cte ristics o f e n v iro n m e n ta l c h a ra c te ris tic s ， thro u g h the c o lle c tio n and analysis o f tliecablef a u lt ，fin dfa u ltca b le anditstem perature c h a ra c te ris tic s . A tthetem perature anom aly d e te c tio n ，fa u lt lo c a tio n ，e a rly w a rn in g and m anagem ent tliro u g h lo n g - te rm m o n ito rin g . A n d f i n a lly thro u g h the a ctu al m easurem ent ， the tem perature range o f the system is f r o m 3 km to 10 k m . T he reso lu tio n o ftem perature m easurem ent is 1 q，tim e re so lu tio n is 5 s ，sp a tia l re so lu tio n is 1 m .KeywordsR am an scattering # o p tic a l filDer # tem perature m easurem ent system # fa u lt lo ca tio n图像•编码与软件違3叫■技2017年第30卷第12期Electronic Sci . & Tech . /Dec . 15,2017随着上海轨道交通的发展，地铁运行里程不断延 长，越来越多的低压直流电缆投人使用。
基于拉曼散射的温度传感器系统
基于拉曼散射的温度传感器系统摘要：分布式光纤传感技术于20世纪70年代问世以来，逐步成为传感领域最有前途的技术之一，并在各种工程实践中得到应用。
本文介绍了一种基于拉曼散射的光纤分布式温度传感系统，分析了系统的各项技术指标，给出了系统框图，最后讨论了提高系统信噪比的数据处理方法。
关键词：拉曼散射，OTDR，光纤分布式传感，数据处理1.引言拉曼分布式光纤传感系统是一种利用光波在光纤中的传输特性，实时测量空间温度场分布的传感系统。
在此系统中，光纤既是传感介质，又是被测量的传输介质，由于系统可以在很大的空间范围内连续的进行传感，同时又具备抗电磁干扰能力强、结构简单、安全性好、性价比高等优点，因此被广泛的应用于管道泄漏监测、油气油井里温度分布监测、仓库高层建筑的火灾防护以及各大发电机组的温度测量等生活与工业领域中。
拉曼分布式光纤传感系统首先将高功率窄光脉冲送入光纤，然后通过探测器对背向拉曼散射光进行探测，基于光纤拉曼散射的温度效应将温度信号解调出来并利用OTDR技术对温度信号空间定位，最后，对采集到的温度信息处理并实时显示出来。
2.光纤背向拉曼散射的温度效应在任何分子介质中，光通过介质时由于入射光与分子运动相互作用会引起的频率发生变化的散射，此过程为拉曼散射。
拉曼散射的量子力学描述如下：分子吸收频率为 V0的光子，发射V0-Vi的光子，同时分子从低能态跃迁到高能态（对应斯托克斯光）；分子吸收频率为V0的光子，发射V0+Vi的光子，同时分子从高能态跃迁到低能态（反斯托克斯光）。
拉曼散射由分子热运动引起，所以拉曼散射光可以携带散射点的温度信息。
反斯托克斯光的幅度强烈依赖于温度，而斯托克斯光则不是。
则通过测量斯托克斯光与反斯托克斯光的功率比，可以探测到温度的变化。
首先测出整段光纤在某一个时刻T0时的反斯托克斯散射光功率曲线和斯托克斯散射光功率曲线，即：然后在任意温度T时刻测的反斯托克斯散射光功率曲线和斯托克斯散射光功率曲线，即：得到这四条曲线后，再做如下比较：从式中可以反算出温度分布曲线，即：由上可知，通过这种方法就可以得到光纤上各点的温度信息，其结果消除了光源波动、光纤弯曲等因素的影响，只与沿光纤的温度场有关，因此可长时间保证测温精度。
das光纤测温原理
das光纤测温原理
DAS（分布式光纤测温系统）的原理基于拉曼散射和光时域反射（OTDR）技术。
当激光脉冲在光纤中传播时，会与光纤分子相互作用，发生散射。
其中，拉曼散射是由于光纤分子振动而产生的散射，其散射光的频率比入射光低。
通过检测拉曼散射光的强度和波长，可以推算出光纤沿线的温度信息。
具体来说，DAS系统通过向光纤发送激光脉冲，并检测反向散射光，可以获取光纤沿线的温度信息。
由于光速是恒定的，所以可以通过测量光脉冲在光纤中的传播时间，确定光脉冲在光纤中的位置。
因此，通过测量反向散射光的强度和波长，并确定其位置，就可以得到光纤沿线的温度分布。
DAS系统的优点在于它可以实现大范围、连续的温度监测，并且具有高精度、高分辨率、快速响应等优点。
此外，由于光纤本身具有抗电磁干扰、耐腐蚀、本征安全等特点，DAS系统在石油、化工、电力、交通等众多领域都有着广泛的应用前景。
请注意，DAS光纤测温系统属于精密仪器，对于使用和安装有一定的要求，如果使用不当或安装失误可能导致测量误差或设备损坏。
因此，建议由专业技术人员进行操作和维护。
基于拉曼光谱散射的新型分布式光纤温度传感器及应用
基金项 目：国家重点基础研究发展计划 （ ９ ７ ３计划） 项 目（ ２ ０ １ ０ Ｃ Ｂ ３ ２ ７ ８ ０ ４ ） ，国家科技支撑计划重大项 目（ ２ ０ １ １ Ｂ ＡＦ ０ ６ Ｂ ０ ２ ） 和浙江省重大科技专
就 。到 １ ９ ９ ８年 就 有 实 用 的 样 机 应 用 于 “ 九五” 科 技 攻 关 项 目，
现在 国内每年应用分布式光纤拉曼温度传感器 系统完成 大型 工程项 目达数百项 ，产生了巨大的经济效益 和 良好 的社会 效
益 ・ 引。
但是 ，随着工程应用 的逐 步推广 ，对分 布式光纤 拉曼 温
度传感器本身的要求也在不断提高 。原有系统 的性 能参数 已
经不 能满 足许 多工程应用的需求 。因此 ，研究 具有更 长的传 感距 离、更快 的响应速度 、更高的测温 精度 和更高空 间分辨 率 的超远 程分布式 光纤拉曼 温度 传感器系统十分必要 。
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ２ － １ ４ ． 修 订 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ３ － ０ ８
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ２ ５ ３ 文献标识码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｒ Ｌ １ ０ ０ ０ － ０ ５ ９ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ８ ６ ５ — ０ ７
引 言
自从 ２ ０世纪 ８ ０年代中期英 国开发出分布式光纤拉曼温 度传感器 以来 ，该项 技术 在 全 世界 引起 了广 泛 的关 注［ １ ］ 。
分布式光纤温度测量系统数据处理技术---毕业设计
分布式光纤温度测量系统数据处理技术---毕业设计(总45页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--2011届毕业生毕业论文题目: 分布式光纤温度测量系统数据处理技术实现院系名称：信息科学与工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：2012 年 5月15日摘要分布式光纤传感技术是利用光纤的相关物理特性对被测量场的空间和时间行为进行实时监测的技术。
光纤传感器作为一种测量新技术，利用光波导原理，具有损耗低、频带宽、线径细、重量轻、可挠性好、抗电磁干扰、耐化学腐蚀、原料丰富、制造过程能耗少、节约大量有色金属等突出优点，近年来逐渐扩大应用范围和应用领域。
在光电子技术、计算机技术和微电子技术的发展带动下，分布式光纤传感技术迅速发展，从理论研究走向产品化，解决了很多使用传统传感器难以解决的问题，也是传感领域研究的一个热点。
分布式光纤温度传感器的光纤即是传输介质，又是传感介质，可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，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，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。
本论文对基于拉曼散射的分布式光纤温度传感及其数据处理技术进行了系统而深入的研究，通过对长距离皮带传输线工作特性进行分析及试验，设计分布式光纤温度传感系统并应用于长距离皮带传输线的实际温度检测和火灾报警中。
由于测量的反斯托克斯信号和斯托克斯信号非常微弱，完全淹没在噪声中。
需要采用微弱信号处理技术。
而且数据处理技术的性能对测量指标有重要的影响，在整个分布式光纤温度传感系统中具有重要地位，是系统设计中的重要一环。
通过对各种新的信号处理技术进行研究，提出了一种基于高精度AD/转换器完成的信号处理方案。
关键词: 分布式光纤温度传感光时域反射拉曼散射微弱信号处理目次摘要............................................................................................... 错误!未定义书签。
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究
基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究1 引言光纤具有测距，可复用，非破坏性报警，报警温度可调，传感器输出为光信号，抗电磁干扰等优点。
所以现代通信中使用光纤作为信号的传导介质，而在信号的传输过程中，由于温度过高或过低引起的通信中断也时有发生，造成了很大的经济损失，使得对光纤沿线的温度进行实时监测具有很大的实用意义。
基于拉曼散射的分布式光纤测温技术，是近十几年来迅速发展的新型测温技术。
利用光纤作为温度信息的传感和传输介质。
随着光纤的增长，测量点数的增加，单位信息的获取成本大大降低，这是分布式光纤温度传感器相对于其他温度传感器的显著优点。
在数据采集和处理方面，通过改善分布式光纤测温系统的信号处理方式，来提高整个系统的测温精度和空间定位精度。
能使分布式光纤测温系统实现真正的分布式测量，完成准确测量、实时测量，从而真正发挥其巨大的实际运用作用。
2 温度测量原理当激光脉冲在光纤中传输的过程中与光纤分子相互作用，发生多种形式的散射，有瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射。
这里提出的光纤测温原理是依据背向拉曼散射的温度效应。
由于瑞利散射对温度不敏感；布里渊散射对温度和应力都敏感，容易受外界环境干扰，影响测量的准确度；拉曼散射效应可以用入射光与散射介质的相互作用、能量转移加以解释，入射光与散射介质发生非弹性碰撞，在相互作用时，入射光可以放出或吸收一个与散射介质分子振动相关的高频声子，称作为斯托克斯光(Stokes)或反斯托克斯光(Anti—Stokes)。
长波一侧波长为λs(λs=λo+△λ)的谱线称为斯托克斯线(stokes)，短波一侧波长为λa(λa=λo一△λ)的谱线称为反斯托克斯线，其中斯托克斯光与温度无关，而反斯托克斯光的强度则随温度变化。
测量入射光和反射光之间的时间差，可得发射散射光的位置距入射端的距离，这样就实现了分布式的测量。
用反斯托克斯光和斯托克斯光的比值表示温度：式中：Ia，Is分别是Anti—Stokes和Stokes的光强度，λa，λs分别为Anti—Stokes 和Stokes的波长，h为普朗克常量，c为光速，μ为波尔兹曼常数，T为绝对温度。
基于喇曼散射的分布式光纤温度检测系统的研究
Study on Distributed Optical Fiber Temperature Measurement Sensor System Based on Raman
Scattering
作者： 朱洁
作者机构： 山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061
出版物刊名： 枣庄学院学报
页码： 9-12页
主题词： 光纤 喇曼散射 分布式测温 检测系统
摘要：本文综述了当前基于后向散射的分布式光纤温度检测系统的理论基础,分别是基于后向喇曼散射、后向布里渊散射和后向瑞利散射类型的传感器.分析了目前研究较多最为成熟的基于喇曼散射的分布式光纤测温系统,根据对光纤传感器中弱光信号特点的研究,指出在保证温度分辨率的前提下缩短系统温度响应时间的方法,改善了系统的信噪比,提高了系统的实用性.。
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万方数据
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基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究
作者：刘扬， 侯思祖， LIU Yang， HOU Si-zu
作者单位：华北电力大学电子与通信工程系,河北保定,071003
刊名：
电子设计工程
英文刊名：ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING
年，卷(期)：2009,17(1)
被引用次数：8次
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7.白永强分布式光纤测温技术在煤仓温度监测系统的应用[期刊论文]-煤矿现代化 2013(5)
8.李圣普.王小辉.刘建粉分布式光纤测温在动力电缆温度监测中的应用[期刊论文]-计算机与数字工程 2012(11)
引用本文格式：刘扬.侯思祖.LIU Yang.HOU Si-zu基于拉曼散射的分布式光纤测温系统的分析研究[期刊论文]-电子设计工程 2009(1)。