温度监测技术及系统设计

温度监测技术比较 目前，利用光纤作为介质测温的技术有光纤 光栅和光散射 2 类。
光散射又分为布里渊散射和 拉曼散射测温 2 种方法。 光纤光栅测温是一种“点”式测温技术，只能 测量光栅处的温度值。对于本项目长达数千米范 围内的温度监测需求，若在光纤上分段刻写光栅， 则刻写操作、施工及以后更换光纤的维护等工作 都将与测温系统密切相关，各阶段都要针对测温 系统做大量的工作，极其繁琐。同时，其测温的点 数也受到系统容量和使用光纤数的限制。 布里渊散射测温技术本身较为复杂，系统建 设费用比其他 2 种技术高很多，并且其目前的稳 定性不如其他技术，商用案例较少。
拉 曼 散 射 测 温 技 术 较 为 成 熟，是 一 种 分 布 式 光 纤 温 度 监 测 系 统（Distributed Temperature Sensing，DTS），是实时、在线、多点光纤温度测量 系统，用于实时测量空间温度场，已成为工业过程 控制中的一种新的检测方法和技术。该系统中光 纤既是传输媒体，又是传感媒体。 DTS 分布式光纤测温系统的测温过程：激 光脉冲在传输过程中与光纤分子相互作用，由于 拉曼散射效应，入射光与散射介质发生非弹性碰 撞，介质散射产生斯托克斯光（Stokes）和反斯托 克斯光（Anti-Stokes），其中反斯托克斯光的强度 随温度而变化。通过测量入射光和背向散射光 之间的时间差，可得散射光的位置，从而实现“温 度—距离”的分布式测量。
DTS 系统原理如图 2 所示。

 
系统的建设费用适中，维护工作量小。系统 采用芯径 62.5/125 μm 普通多模光纤作为感温介 质，探测激光信号的输入和温度信号输出都在光纤的同一端，这是一种典型的单端工作方式，体现了 该系统结构简洁、施工维护方便的特点。从满足实用性、技术成熟性、系统可靠性、设 计、施工方便性、后期维护及工程费用等方面综合 比较，分布式光纤的拉曼散射测温技术较适合本 项目的应用。