一种分布式光纤温度传感器的校准方法以及装置与流程

本发明涉及分布式光纤测温。

背景技术：

1、分布式光纤温度传感器(distributed optical fiber temperature senor,dts)利用激光脉冲在光纤中传播产生拉曼散射现象中的后向散射斯托克斯(stokes)信号和反斯托克斯(anti-stokes)信号的比值计算温度，斯托克斯信号和反斯托克斯信号的波长不同，沿着光纤传输时的在相同位置的光学损耗不一致，进行温度计算时需要对光学波长差引起的光学损耗进行补偿。如果光学波长差损耗补偿参数设置不当，在单端口测量模式下测量到的温度会随着光纤长度增加误差越来越大。

2、对于短期测量项目，在安全规范许可的情况下，可以在光缆末端连接电池供电的高精度温压计设备，待项目测量结束后，从温压计设备中导出温度数据，对分布式光纤传感器进行温度校准。

3、然而上述方法对项目执行时长(过长电池不能持续供电)，井下温度范围(温度过高温压计不能工作)都有特别的要求，在某些实际工程现场无法实施；另外对于需要进行实时温度分析的场景，这种温度校准方法的滞后性会对实时分析的结果产生影响进而干扰现场生产作业的流程控制。

技术实现思路

1、本公开解决的技术问题在于，提供一种针对分布式光纤温度传感器的适用性更强的校准方法，以及实现该方法的装置。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分布式光纤温度传感器的校准方法，包括分布式光纤温度传感器，其具有光缆，所述光缆中具有温度传感光纤，所述校准方法包括以下内容：

3、经由该光缆构建一条具有光纤光栅的校准光纤光路；

4、采集无应力状态下光纤光栅反射光谱的中心波长；

5、根据该反射光谱的中心波长和温度映射关系得到光纤光栅所处位置的温度值tfbg；

6、分布式光纤温度传感器采集温度传感光纤中托克斯信号和反斯托克斯信号，并根据两者的比值关系分析补偿参数，以得到整条光纤上包括指定位置的温度值t在内的一系列温度值；

7、光纤光栅所处位置与温度传感光纤上指定位置对应，如分布式光纤温度传感器所获取的温度值t与温度值tfbg的偏差超出预设范围，则调整分布式光纤温度传感器的温度计算公式中的补偿参数，对整条温度传感光纤所获取的一系列温度值进行补偿调节，以实现校准。

8、如前所述的一种分布式光纤温度传感器的校准方法，用以下方式构建校准光纤光路，

9、在光缆中增设一条fbg光纤；

10、或，

11、在温度传感光纤的末端连接一条fbg光纤分支，并在两者的解调设备连接处配置波分复用器，使两者不同波长的传感光线通过波分复用器共用温度传感光纤。

12、如前所述的一种分布式光纤温度传感器的校准方法，采用光栅解调仪与光纤光栅连接，以获取光纤光栅反射光谱的中心波长。

13、如前所述的一种分布式光纤温度传感器的校准方法，测量过程中，光缆中的光纤光栅处于无应力状态，光纤光栅反射光谱的中心波长和温度映射关系如下，

14、

15、其中，λb为温度t0(25℃)时光纤光栅的中心波长，在光纤成缆之前于无应力状态下通过将光纤光栅放置在不同的温度环境，得到一系列对应的温度t和光纤光栅中心波长λ，校准出k值；

16、测量过程中，光栅解调仪测量出当前光纤光栅的中心波长，根据上述公式计算出当前光纤光栅所在位置的温度值t。

17、如前所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，将该温度值t代入分布式光纤温度传感器的温度计算公式内，反推出温度计算公式内的补偿参数，分布式光纤温度传感器再以该补偿参数重新计算以获取温度传感光纤上的一系列温度值。

18、如前所述的一种分布式光纤温度传感器的校准方法，在光纤成缆之前，对光栅位置进行老化处理。

19、一种装置，所述装置包括分布式光纤测温主机、光栅解调仪；

20、所述分布式光纤测温主机连接有光缆，所述光缆上远离所述分布式光纤测温主机的一端延伸至密闭盒；

21、所述光缆中具有与所述分布式光纤测温主机连接的温度传感光纤，所述分布式光纤测温主机通过所述温度传感光纤分析得到包括指定位置的温度值t在内的一系列温度值；经由所述光缆设置与所述光栅解调仪连接的校准光纤光路，所述校准光纤光路上设有光纤光栅，且所述光纤光栅的位置与所述温度传感光纤上的指定位置对应，所述光栅解调仪根据所述光纤光栅的中心波长计算所述光纤光栅位置的温度值tfbg；

22、所述分布式光纤测温主机、光栅解调仪通讯连接至控制主机，所述控制主机比较温度值t与tfbg，以根据两者的偏差控制所述分布式光纤测温主机调整补偿参数，分布式光纤测温主机重新计算一系列温度值。

23、如前所述的一种装置，所述校准光纤光路采用一条增设于所述光缆内的fbg光纤。

24、如前所述的一种装置，所述校准光纤光路采用一条接入所述温度传感光纤末端的fbg光纤分支，且两者的解调设备连接处配置波分复用器，以使两者不同波长的传感光线共用所述温度传感光纤，以此构造所述校准光纤光路。

25、本公开的有益效果：利用对光纤光栅反射光谱的中心波长信息分析光栅所处位置的温度，并将该温度与分布式光纤温度传感器通过温度传感光纤所测出的温度进行比较，在两者偏差超出预设范围时，以光纤光栅所获得的温度值为标准代入分布式光纤温度传感器的温度计算公式内，反向推出补偿参数，再以该补偿参数为准重新计算温度传感光纤上的一系列温度值，以此实现校准。光纤光栅无需供电，对项目执行时长受限较小，较且可实时获取温度信息，能更加及时实现校准。

技术特征：

1.一种分布式光纤温度传感器的校准方法，包括分布式光纤温度传感器，其具有光缆，所述光缆中具有温度传感光纤，其特征在于，所述校准方法包括以下内容：

2.如权利要求1所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，其特征在于：

3.如权利要求2所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，其特征在于：

4.如权利要求3所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，其特征在于：

5.如权利要求4所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，其特征在于：

6.如权利要求5所述的分布式光纤温度传感器的校准方法，其特征在于：

7.一种装置，应用于分布式光纤温度传感器的校准，其特征在于：

8.如权利要求7所述的一种装置，其特征在于：

9.如权利要求7所述的一种装置，其特征在于：

技术总结
本发明涉及一种分布式光纤温度传感器的校准方法以及装置，该方法中经由分布式光纤温度传感器的光缆构建一条具有光纤光栅的校准光纤光路，根据该反射光谱的中心波长和温度映射关系得到光纤光栅所处位置的温度值T<subgt;FBG</subgt;，分布式光纤温度传感器采集整条光纤上包括指定位置的温度值T在内的一系列温度值；光纤光栅所处位置与温度传感光纤上指定位置对应，如分布式光纤温度传感器所获取的温度值T与温度值T<subgt;FBG</subgt;的偏差超出预设范围，则调整分布式光纤温度传感器的温度计算公式中的补偿参数，对整条温度传感光纤所获取的一系列温度值进行补偿调节，以实现校准。光纤光栅无需供电，对项目执行时长受限较小，较且可实时获取温度信息，能更加及时实现校准。

技术研发人员：戈志华,关帅,陈跃华
受保护的技术使用者：国兴汇金（深圳）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1