Page 34 - 网络电信2018年7月刊上

将高低温箱设置为50℃，以此为基础测量出布里渊频率的基准 图3
值，以10℃为单位变化温度，待温度稳定后，多次测量布里渊
频率（每次测试布里渊频率会有微小偏差）取平均值，取得数
据后，拟合线性曲线搭建布里渊频移与温度系数模型，调整温
度系数验证测试精度。
实验装置：

三、实验结果分析和讨论：实验分为四个阶
段：
第一阶段：裸光纤接入实验装置，测得结果如图2，求得布
里渊温度系数1.22，与理论值1.21基本吻合。由此可见裸光纤 布里渊频率明显优于紧包结构，所测量的实际曲线基本和拟合
可以准确灵敏的感受到周围环境的温度，但是裸光纤没有保护 曲线重合，与预先理论设想的1.21结果相近，即松套结构的光
层，很容易收应力等外界因素影响，且很难用于实际的温度测 缆能够满足布里渊测温要求。而且通过计算发现，1.8mm松套管
量中，所以本文以裸光纤,为基准对比研究其他传感光纤、光缆 的温度系数为1.29，2.0mm松套管的温度系数为1.26，2.5mm松
的测温情况。 套管系数为1.21，套管的尺寸也会影响布里渊温度系数，套管
图2 尺寸越大测得的温度系数约接近于裸光纤，分析原因其在于套
管尺寸加大，光纤在套管中自由度越高，其随温度变化受到的
应力影响越小，相当于裸光纤测量温度，可以精确测量。
图4

第二阶段：应用紧包纤（海翠、尼龙）以及紧包纤构成
的传感光缆（螺旋铠装测温光缆）进行试验，其结果见图三。
曲线趋势可以看出，这三种频率曲线趋势相近且有共同特点，
即随着温度向两极变化，拟合曲线与实际偏差就越大。且与
我们理论分析的温度系数1.21相差较远，其温度系数分布在
3.25±0.1之内。分析原因，由于这四种试验样品均为紧包纤，
紧包纤的紧包层对光纤本身产生了应力作用，存在弹光效应，
光纤自身参数发生改变，所以其温度系数与理论值偏差较大。
随着温度的变化紧包纤自身会受热胀冷缩的影响发生形变，进
而导致其内的光纤受到形变，由于布里渊解调无法区分温度和
应力对其变化的影响，所以所得到的布里渊频率为温度和应变
共同作用之和，因此拟合曲线并非线性。由此判断，紧包纤并
不适合用于温度的测量，尽管测温光缆采用不锈钢螺旋结构，
想要尽量避免温度变化对光纤的影响，但其忽略了海翠紧包
层、尼龙紧包层也会随温度变化从而影响测量，所以紧包纤作
为测温光缆并不可取。
第三阶段：通过第二阶段的验证及分析，由于包层会影响
光纤的布里渊频率，所以我猜想采用松套管是否可行，随即采
用1.8mm松套管、2.0mm松套管、2.5mm松套管进行试验，其结果
第四阶段：验证上述实验结果，将2.5mm松套管接入实验装
见图4。从下面三个曲线图可以看出，采用松套管结构所测量的
置测量实际的温度变化，结果见图5，能够实现±0.5℃的温度

网络电信 二零一八年七月 47