當一個光脈沖從光纖的一端射入光纖時, 這個光脈沖會沿著光纖向前傳播。因光纖內(nèi)壁類似鏡子, 故光脈在傳播中的每一點都會產(chǎn)生反射, 反射之中有一小部分的反射光,變壓器光纖測溫, 其方向正好與入射光的方向相反( 亦可稱為背向) 。這種背向反射光的強度與光線中的反射點的溫度有一定的相關(guān)關(guān)系。反射點的溫度( 該點的光纖的環(huán)境溫度) 越高,變壓器測溫裝置, 反射光的強度也越大。
式中可以看出, R( r) 僅與溫度 T 有關(guān),而與光強、入射條件、光纖幾何尺寸及光纖成分無關(guān)。據(jù)此, 我們可以借助探測反斯托克斯及斯托克斯后向拉曼散射光強之比值來實現(xiàn)溫度測量,紹興變壓器測溫, 利用該原理的溫度傳感檢測原理。另外, 利用 OTDR 技術(shù), 還可以確定光纖長度損耗和光纖故障點、斷點的位置。光纖溫度傳感原理的主要依據(jù)是光纖的光時域反射( OTDR: Optical T ime Domain Reflectome try) 原理以及光纖的背向拉曼散射( Raman Scat tering) 溫度效應。
光纖溫度傳感系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
分布式光纖測溫主機由激光二極管( LD) 和驅(qū)動器( DRIVER) 、光電檢測器( APD) 和放大器組件( AMP) 、光纖傳感回路( OFL) 和信號處理電路、計算機等組成。
為確保激光二極管功率及峰值波長的穩(wěn)定,采用半導體在冷低溫恒溫槽冷卻工作。激光脈沖通過耦合器入射到光纖傳感回路, 并將光纖傳感回路的背向散射回波采集回來, 通過波長甄別模塊分成斯托克斯通道和反斯托克斯通道; 光電檢測器組件為高靈敏、低噪聲硅雪崩二級管組件 (APD) , 為了確保 APD 的穩(wěn)定工作, 使其在低溫恒溫槽冷卻工作。
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