分布式光纖測溫主機原理-拉曼散射

礦井火災一直是我國煤礦的主要災害，國家對火災防止與治理非常重視，《煤礦安全生產“+二五”規(guī)劃》也提出了要進一步加大火災預防、監(jiān)測預警技術的研究，有效防范和消除煤礦電纜、膠帶、電氣、煤自燃等火災隱患

目前，對煤礦火災的監(jiān)測方法主要有電阻率法、氣體探測法、紅外探測法等，但都存在一定的弊端，均不能滿足礦井火災預警的需要。分布式光纖測溫技術集傳感和傳輸技術于一體，可以實現(xiàn)遠距離的溫度監(jiān)測，并且適用于易燃易爆、強電磁干擾的環(huán)境。

分布式測溫光纖主機可以測量長達數公里甚至數十公里的傳感光纖沿線的溫度場的分布，適用于采空區(qū)t31高壓電纜及大型電氣機電設備、煤礦帶式輸送機、煤礦井道和大型煤堆等區(qū)域的溫度監(jiān)測及火災預警。光通過光纖傳輸時，光子與光纖中熱運動的分子發(fā)生非彈性碰撞，產生自發(fā)拉曼散射，生成斯托克斯光和反斯托克斯光，其中反斯托克斯光的強度與溫度密切相關（室溫下溫度系數達。分布式光纖測溫就是利用光纖后向拉曼散射光譜的溫度效應來測光纖所在的溫度場信息通常激光脈沖在光纖中傳播的過程中與光纖的分子相互作用，發(fā)生多種形式的散射，如瑞利（散射、布里淵(Brillouin)散射和拉曼(Raman)散射。

拉曼散射是由于光纖分子的熱振動和光子相互作用發(fā)生能量交換而產生的。如果一部分光能轉換成熱振動，那么將發(fā)出一個比光源波長長的光，稱為斯托克斯(Stokes)光，反之一部分熱振動轉換成光能，那么將發(fā)出一個比光源波長短的光，稱為反斯托克斯(Anti-Stokes)光。拉曼散射光就是由這兩種不同波長的光組成的，其波長的偏移由光纖組成元素的固定素性決定為了消除激光管輸出的不穩(wěn)定、光纖的彎曲、接頭的豆耗等影晌，提高測溫的準確性，采用雙通道雙波長比較的方法，即對反斯托克斯光和斯托克斯光分別進行采集，利用兩者強度的比值解調溫度信息因反斯托克斯光對溫度更為敏感而作為信號通道，斯托克斯光貝作為比較通道。