基于ROFDR的分布式光纤测温系统模型分析

摘 要：分析了功率调制型光频域后向拉曼散射理论模型的基本特征，研究了以光频域后向拉曼散射为基础的分布式光纤测温系统中测量距离与分辨率的限制。对该模型的频域算法加以仿真并给出了仿真结果，对还原空间分布函数的方案有一定的价值。

关键词：拉曼散射 光频域反射 分布式光纤测温

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0012-02

分布式光纤测温系统（DTS）采用的光频域反射技术相对于光时域技术具有噪声低，空间和温度分辨率高，无需高速采样等优点而被作被广大科研工作者所关注[1]。

本文从模型仿真的角度，详细分析了光频域拉曼反射信号的理论表达式[2]，采集激光信号，反斯托克斯拉曼散射光两路信号的方案，对该模型进行了推导和仿真，对频域采样函数进行数值模拟，得出了最优的频域参数。

1 基于ROFDR的DTS结构

如（图1），将激光器中发出的一束频率为f0的激光以频率为fm的正弦信号调制，fm为一组等距离递增的频率。将调制后的光经过分束一部分耦合进测试光纤，然后对反射回来的反斯托克斯光用雪崩二极管检测，经过分束的另一部分输入光用光电二极管检测，将两路功率信号送入数据处理系统，可得出沿测试光纤的温度分布情况（图1）。

2 ROFDR模型原理分析

3 参数要求与仿真分析

4 结论

本文对早期较为成熟的ROFDR模型进行了推导[4]，采用快速IFFT变换对频域响应函数进行处理，取消对斯托克斯光的采集，简化了ROFDR模型，同时对空间分辨率和最大测试距离因素加以推导，对空间采样函数进行数值模拟，得出了合适的调制频率步长和最大调制频率，并还原了单一温度下的光纤的温度分布，对研究ROFDR技术有一定的参考性。

参考文献

[1]耿军平，许家栋，郭陈江，等.全分布式光纤温度传感器研究的进展及趋势[J].传感器技术，2001（2）.

[2]耿军平，许家栋，李焱，等.基于光频域喇曼散射的全分布式光纤温传感器模型研究[J].光子学报，2002（10）.

[3]李伟良.光频域喇曼反射光纤温度传感器的频域参量设计[J].光子学报，2008（1）.

[4] Ahangrani M，Gogolla T.Spontaneous Raman scattering in optical fibers with modulated temperature Raman remote sensing.Journal of Lightwave Technology.1999，17（8）：1379-1391.

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