一、光纖溫度傳感器原理簡介

分布式光纖溫度傳感是一種通過光纖作為感應和通信的線性傳感器系統， 調制激光器向纖芯發出編碼光脈沖，與光纖作用以三種量子疊加態（傳輸態，散射態和吸收態）在光纖中傳播，光纖分子吸收光子后電子躍遷到虛態震蕩，發射出新的光子，其量大小與光纖所處的溫度高低成比例，獲取背散射光并濾出拉曼光，解碼解調獲得任何片段溫度變化，由于光速保持不變，因此可計算獲得到光纖位置和溫度。

二、光譜測溫關鍵技術

分布式光纖溫度傳感器系統的性能參數主要包括測溫光纖長度、測溫穩定性、測溫精度、空間分辨率和響應時間等，這幾個參數具有一定的關聯性，使系統具有更長的傳感距離、更快的響應速度、更高的測溫精度、更高空間分辨率是該領域的研究目標，通過研究幾項關鍵技術可以全面提高分布式光纖溫度傳感器系統的性能指標。

因為光子在光纖中來回傳播，會面臨光子自激和傳送能量快速衰減的問題，所以當測量距離超過2KM時，測量精度會快速下降，測量距離超過４KM 時，測量收斂時間會不斷延長，因為自激效應，還會產生漂移，測溫基準遠離真實參數，穩定性持續惡化。這些問題都是分布式光纖測溫在遠距離應用領域面臨的技術難題，測量距離越長，精度變差，收斂時間變長，在高性能需求的應用場景難以普及。

三、光纖溫度傳感器應用場景

光纖分布式傳感器系統具有抗電磁、抗潮濕、耐高溫、耐腐蝕、連續測量、高精度、高穩定、長距離、長壽命、可柔性彎曲部署等優勢和特點，可廣泛應用于城市監測、應急管理、油氣勘測、智慧管道、智慧軌道、智慧邊防、電力線監測、大壩橋梁結構健康等領域。目前這這些領域已經有成功的案例：

區域天氣預報及實時溫度查詢

海洋垂直溫度分布測量

隧道(公路、鐵路、地鐵)、建筑物火災監控

電力系統:電力纜線、變壓器、開關柜等溫度監測

天然氣、石油井狀態監測及輸送管線泄漏與防盜監測

儲油、儲氣罐火災監控

石油、天然氣生產井溫分布測量與監測

大型工程、工廠重點設備溫度監測

電廠鍋爐、鋼鐵廠高爐的溫度均勻性檢測與監測

大型混凝土構件的溫度均勻性檢測與監測

水利工程大壩泄漏監測和溫度測量

排水、供水管道微泄漏監測

高速公路路面結冰狀態監測

糧庫溫度測量及監控

城市綜合管廊狀態在線監測

四、研究歷史

上世紀八十年代后期，英國科學家演示了第一個使用液體纖芯的光纖分布式溫度傳感系統，在一根100米的光纖上進行的實驗表明，這個方案可以以1米的空間分辨率達到1攝氏度的測量準確度，然而由于這種特殊光纖的衰減率很高，分布測量的覆蓋距離就相當有限。因此，如果再加上特殊光纖的成本因素，與多點測量系統相比，這一方案在單位測點價格上并無優勢。1986年英國York的公司推出第一套分布式溫度傳感器商品系統，并在多個場合獲得成功應用。該公司開發的第二代產品DT80系統的最大測量距離是8km、空間分辨率1m,溫度分辨率為±1°C。測取4000個點(4km范圍)的溫度所需的時間接近 20秒。第三代產品采用OFDR（光頻率分布反射，成本比OTDR高4倍左右）方式的最大測量距離是15km、空間分辨率lm,溫度分辨率為±0.1°C。1990年，Paton等人研制成功0.5km多模拉曼分布式光纖溫度傳感器系統，工作波長337nm，空間分辨率0.5m，溫度分辨率為±0.1°C。1992年日本Ryozo等人研制成功7km多模拉曼系統，空間分辨率3m，測溫精度±1°C。1999年，中國計量學院光電子研究所研制成功測距l0km，空間分辨率8m，測溫精度±5°C的拉曼OTDR溫度傳感系統。

現在國內外公司提供商業化分布式溫度系統，基于OTDR方式最長距離8km，空間分辨率0.5m，溫度分辨率為±1°C?；?/span>OFDR方式最長距離15km，空間分辨率0.5m，溫度分辨率為±0.5°C。國外的產品基本優勢是測溫響應速度快，測量精度高，穩定性好。較好的國外產品響應速度達到10秒級別，測溫精度在正負1度，穩定性好，在生命周期內漂移少無需校準。而國內的產品測溫響應速度偏慢，達到5分鐘左右，長期穩定性在正負6度左右，多數需要定期校準。

五、高性能光纖分布式溫度傳感器

成都瑞萊杰森科技有限公司的科學家歷經16年的持續研究和理論創新，解決了信噪辨識、光衰減、弱信號提取、量子糾纏、自激漂移、人工智能融合等一系列困擾業界的難題，取得分布式光纖傳感系統研制的重要進展，研制的RL-DTS系列分布式光纖溫度傳感系統，能夠實現測量距離與測量精度無關，具有高穩定、高精度、長距離、快速響應等特征，測量分辨率優于0.1度，測量響應時間１秒，靈敏度跟隨達到每秒２０度以上，可延長到上百公里的測量距離，測量精度、靈敏度、響應時間與測量距離無關，是當今最高性能的分布式溫度傳感器系統?！　?/span>

技術參數：