Page 29 - 网络电信2019年8月刊下

5G特种光纤光缆专题

光纤在测温技术中的应用

吴雯雯、李庆国、李代军、孙可元
成都富通光通信技术有限公司

摘要：介绍了光纤测温的原理，并
对分布式光纤测温系统进行了试验。试
验结果表明，分布式光纤测温系统测温
精度高、定位准确，应用于工厂重点区
域、电力电缆温度监测，能实现实时在
线温度监测、火灾预警。
关键词：温度传感器；光纤测温；
光纤光栅；分布式测温

引言 图1.光纤光栅测温原理示意图
传统的温度传感器有热电偶、热敏电阻、热膨胀式温度传
感器、红外温度传感器等，在日常生活、工业制造中已经得到
广泛的应用，但在易燃易爆、强电磁场等恶劣环境中，传统温
度传感器因耐腐蚀性差、抗电磁干扰性弱、寿命短等缺点，不
能满足使用需要。
光纤温度传感器是一种新型温度传感器，是随着光纤及光
通信技术发展开发而来的。其基本原理是利用光在光纤中传输
时某些光学参数受外界温度影响而发生变化的关系解调出温度
[1]
数据 。由于光纤温度传感器以光纤作为测温元件，其本征耐
[4]
[5]
腐蚀性强、电绝缘性好，成为石油 [2][3] 、煤矿 、电力电缆 等
与温度的变化关系得到整个光纤沿路的温度分布。三种背向散
易燃易爆、强电磁场环境温度测量的重要选择。
射光中，瑞利散射光对温度变化不敏感，布里渊散射光受应力
影响较大，因此常用的是利用拉曼散射光进行测温。拉曼散射
一、光纤测温原理 光中反斯托克斯光与斯托克斯光的光强比值仅与温度有关,通过
光纤测温技术有多种类型，如光纤FP干涉计、红外光纤温 比值公式可得出温度数据 [8][9] ，同时利用OTDR技术进行定位，
[6]
度计、黑体蓝宝石光纤温度计等 ，应用较多的是光纤光栅测
以实现整个光纤沿路上的温度测量，如图2所示。分布式光纤测
温技术以及分布式光纤测温技术。
温技术适用于大范围空间温度分布测量。
1、光纤光栅测温技术
当光纤芯层折射率分布呈周期性变化时，就形成了布拉格 图2.分布式光纤测温原理示意图
光纤光栅。光在光纤中传输，入射光经过布拉格光纤光栅时，
一部分光反射回入射端，反射光波的中心波长与布拉格光纤光
[7]
栅的芯层折射率、栅格周期成正比 。光纤光栅芯层折射率、
栅格周期均受温度影响而变化，因此通过测量光纤光栅反射波
中心波长可得到温度数据。光纤光栅测温技术适用于多点位、
重点部位的温度监控，每个监控点位布置一个光纤光栅温度传
感器，各个光纤光栅温度传感器之间由传输光缆串连起来，利
用波分复用技术可实现一条光纤线路上多点位测温，如图1所
示。
2、分布式光纤测温技术
分布式光纤测温技术是基于光在光纤中产生的背向散射光

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