一、光纤温度传感器原理简介

分布式光纤温度传感是一种通过光纤作为感应和通信的线性传感器系统， 调制激光器向纤芯发出编码光脉冲，与光纤作用以三种量子叠加态（传输态，散射态和吸收态）在光纤中传播，光纤分子吸收光子后电子跃迁到虚态震荡，发射出新的光子，其量大小与光纤所处的温度高低成比例，获取背散射光并滤出拉曼光，解码解调获得任何片段温度变化，由于光速保持不变，因此可计算获得到光纤位置和温度。

二、光谱测温关键技术

分布式光纤温度传感器系统的性能参数主要包括测温光纤长度、测温稳定性、测温精度、空间分辨率和响应时间等，这几个参数具有一定的关联性，使系统具有更长的传感距离、更快的响应速度、更高的测温精度、更高空间分辨率是该领域的研究目标，通过研究几项关键技术可以全面提高分布式光纤温度传感器系统的性能指标。

因为光子在光纤中来回传播，会面临光子自激和传送能量快速衰减的问题，所以当测量距离超过2KM时，测量精度会快速下降，测量距离超过４KM 时，测量收敛时间会不断延长，因为自激效应，还会产生漂移，测温基准远离真实参数，稳定性持续恶化。这些问题都是分布式光纤测温在远距离应用领域面临的技术难题，测量距离越长，精度变差，收敛时间变长，在高性能需求的应用场景难以普及。

三、光纤温度传感器应用场景

光纤分布式传感器系统具有抗电磁、抗潮湿、耐高温、耐腐蚀、连续测量、高精度、高稳定、长距离、长寿命、可柔性弯曲部署等优势和特点，可广泛应用于城市监测、应急管理、油气勘测、智慧管道、智慧轨道、智慧边防、电力线监测、大坝桥梁结构健康等领域。目前这这些领域已经有成功的案例：

区域天气预报及实时温度查询

海洋垂直温度分布测量

隧道(公路、铁路、地铁)、建筑物火灾监控

电力系统:电力缆线、变压器、开关柜等温度监测

天然气、石油井状态监测及输送管线泄漏与防盗监测

储油、储气罐火灾监控

石油、天然气生产井温分布测量与监测

大型工程、工厂重点设备温度监测

电厂锅炉、钢铁厂高炉的温度均匀性检测与监测

大型混凝土构件的温度均匀性检测与监测

水利工程大坝泄漏监测和温度测量

排水、供水管道微泄漏监测

高速公路路面结冰状态监测

粮库温度测量及监控

城市综合管廊状态在线监测

四、研究历史

上世纪八十年代后期，英国科学家演示了第一个使用液体纤芯的光纤分布式温度传感系统，在一根100米的光纤上进行的实验表明，这个方案可以以1米的空间分辨率达到1摄氏度的测量准确度，然而由于这种特殊光纤的衰减率很高，分布测量的覆盖距离就相当有限。因此，如果再加上特殊光纤的成本因素，与多点测量系统相比，这一方案在单位测点价格上并无优势。1986年英国York的公司推出第一套分布式温度传感器商品系统，并在多个场合获得成功应用。该公司开发的第二代产品DT80系统的最大测量距离是8km、空间分辨率1m,温度分辨率为±1°C。测取4000个点(4km范围)的温度所需的时间接近 20秒。第三代产品采用OFDR（光频率分布反射，成本比OTDR高4倍左右）方式的最大测量距离是15km、空间分辨率lm,温度分辨率为±0.1°C。1990年，Paton等人研制成功0.5km多模拉曼分布式光纤温度传感器系统，工作波长337nm，空间分辨率0.5m，温度分辨率为±0.1°C。1992年日本Ryozo等人研制成功7km多模拉曼系统，空间分辨率3m，测温精度±1°C。1999年，中国计量学院光电子研究所研制成功测距l0km，空间分辨率8m，测温精度±5°C的拉曼OTDR温度传感系统。

现在国内外公司提供商业化分布式温度系统，基于OTDR方式最长距离8km，空间分辨率0.5m，温度分辨率为±1°C。基于OFDR方式最长距离15km，空间分辨率0.5m，温度分辨率为±0.5°C。国外的产品基本优势是测温响应速度快，测量精度高，稳定性好。较好的国外产品响应速度达到10秒级别，测温精度在正负1度，稳定性好，在生命周期内漂移少无需校准。而国内的产品测温响应速度偏慢，达到5分钟左右，长期稳定性在正负6度左右，多数需要定期校准。

五、高性能光纤分布式温度传感器

成都瑞莱杰森科技有限公司的科学家历经16年的持续研究和理论创新，解决了信噪辨识、光衰减、弱信号提取、量子纠缠、自激漂移、人工智能融合等一系列困扰业界的难题，取得分布式光纤传感系统研制的重要进展，研制的RL-DTS系列分布式光纤温度传感系统，能够实现测量距离与测量精度无关，具有高稳定、高精度、长距离、快速响应等特征，测量分辨率优于0.1度，测量响应时间１秒，灵敏度跟随达到每秒２０度以上，可延长到上百公里的测量距离，测量精度、灵敏度、响应时间与测量距离无关，是当今最高性能的分布式温度传感器系统。　　

技术参数：