分布式光纤测温系统DTS介绍及原理

以光纤作为传感器进行温度感知的光学仪器，该系统利用单根光纤同时实现温度的监测和信号的传输。

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一、系统简介

分布式光纤温度传感系统（DTS ，Distributed Temperature Sensor）是以光纤作为传感器进行温度感知的光学仪器，该系统利用单根光纤同时实现温度的监测和信号的传输。它可以探测微小的温度变化，实时提供准确而连续的温度数据，可实现大范围、长距离的实时快速多点测量空间温度分布。

二、系统原理

分布式光纤温度传感系统（DTS）目前基本原理都是基于光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的拉曼散射效应。

拉曼散射效应

光纤测温的机理是依据后向拉曼（Raman）散射效应。激光脉冲与光纤分子相互作用，发生多种散射，如瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。（从理论上讲，三种散射都可以作为参考信号，用于测量温度，但是经过长期研究发现，由于瑞利散射的光强对光纤的损耗敏感性极为不稳定，如果长期使用瑞利散射光作为测温系统的参考信号，势必将导致光纤的损耗特性发生不确定性的变化，系统稳定性变差，最终有导致系统无法运行的危险，因此在系统参考信号的选择时选取对温度变化最大的散射，即选取拉曼散射。）

其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，它会产生一个比光源波长长的光——斯托克斯（Stokes）光和一个比光源波长短的光——反斯托克斯（Anti-Stokes）光。光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯（Anti-Stokes）光强发生变化，Anti-Stokes与Stokes的比值提供了温度的绝对指示，利用这一原理实现对沿光纤温度场的分布式测量，结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿光纤所有点的准确温度值。

分布式光纤测温系统原理