分布式光纖溫度傳感器的發(fā)展史

分布式光纖測溫系統是一種用于實(shí)時(shí)測量空間溫度場(chǎng)分布的傳感器系統。 分布光纖傳感器系統最早是在1981年由英國南安普敦大學(xué)提出的。1983年英國的 Hartog 用液體光纖的拉曼光譜效 應進(jìn)行了分布式光纖溫度傳感器原理性實(shí)驗．1985 年英國的 Dakin 在實(shí)驗室用氬離子激光器作為光源進(jìn)行了用石英光纖的拉曼光譜效應的分布光纖溫度傳感器測溫實(shí)驗．同年Hartog和Dakin分別獨立地用半導體激光器作為光源，研制了分布光纖溫度傳感器實(shí)驗裝置。此后，分布光纖溫度傳感器得到了很大的發(fā)展．研究出了多種傳感機理．有的還使用了特種光纖。分布式光纖溫度傳感器是基于瑞利散射、布里淵散射、喇曼散射三種分布式溫度傳感器。

分布式光纖傳感器從最初提出的基于光時(shí)域散射fOTDRl的瑞利散射系統開(kāi)始．經(jīng)歷了基于0TDR的喇曼散射系統和基于0TDR的布里淵散射系統．使得測溫精度和范圍大幅提高。光頻域散射 fOFDR)的提出也很早，但只有到了近期．伴隨著(zhù)喇曼散射和布里淵散射研究的深入。使OFDR和它們結合才顯示出了它的優(yōu)越性?；?0TDR 和 OFDR 的分布式溫度光纖傳感器已經(jīng)顯示出了很大的優(yōu)越性．所以基于 OTDR0FDR 的分布式溫度光纖傳感器仍將是研究的熱點(diǎn)．尤其是基于 OFDR 的新的 分布式光纖傳感器將是一個(gè)重要的發(fā)展方向。土耳其Gunes Yilmaz 研制出10km、溫度分辨率為1℃、空間分辨率為 1.22m 的分布式光纖溫度傳感器。在國內，中國計量學(xué)院、重慶大學(xué)、浙江大學(xué)等單位根據應用的需要．先后開(kāi)展了分布式光纖溫度傳感器的研究。中國計量學(xué)院 1997 年研制了一種用于煤礦、隧道溫度自動(dòng)報警的分布式光纖溫度傳感器系統，該系統光纖長(cháng)為 2km，測溫范圍為 50℃～150℃，測溫精度為 2℃，溫度分辨率為 O．1℃。2005 年設計制造出 31km 遠程分布式光纖溫度傳感器。測溫范圍 0℃～100℃， 溫度測量不確定度為 2℃，溫度分辨率為0.1℃，測量時(shí)間為432s?？臻g分辨率為4m。 6.1.2 光纖光柵溫度傳感器 光纖光柵溫度傳感技術(shù)主要研究Bmgg光纖傳感技術(shù)。根據Bragg光纖光柵反射波長(cháng)會(huì )隨溫度的變化而產(chǎn)生”波長(cháng)移位”的原理制成光纖光柵溫度傳感器。1978年。加拿大渥太華通信研究中心的 K.O.HiU 等人首先發(fā)現摻鍺石英光纖的光敏 效應．采用注入法制成世界上第一只光纖光柵，1989 年，Morev 首次報導。英國 T．A1lsoD 利用橢圓纖芯突變型光纖研制出溫度分辨率為 O.9℃、曲率分辨率為0.05 的長(cháng)周期光纖光柵曲率溫度傳感器。意大利A.Iadicicco利用非均勻的稀疏布拉格光纖光柵 fThFBGsl 同時(shí)測量折射率和溫度。該傳感器的溫度分辨率為 0.1℃。中科院上海光機所利用光纖光柵的金屬槽封裝技術(shù)將光 纖光柵溫度傳感器的靈敏度提高到 O.02℃：哈爾濱工業(yè)大學(xué)把光纖光柵粘貼在 金屬半管上。使其分辨率達到 0.04℃：基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器利用硅纖芯和塑料包層折射率差隨溫度變化引起光纖孔徑的變化、光纖的突然彎曲引起的局部孔徑的變化的原理測量溫度。烏克蘭采用 EBOC伍ngIish—Bickford Optics Com—pany生產(chǎn)的多模階躍塑料包 層硅纖芯光纖HCN～H，已做出基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器。其測溫范圍30℃～70℃。靈敏度達到O.5℃。法國研究出測溫范圍20℃～60℃。靈敏度為0.2℃的基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器。國內主要是對光纖的彎曲損耗與入射波長(cháng)、彎曲半徑、彎曲角度、彎曲長(cháng)度、光纖參量和溫度等的關(guān)系做了一些研究。