一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，采用內(nèi)空型銅柱作為溫控系統(tǒng)的主體同時(shí)利用分段標(biāo)定的方式得出一條溫度隨反斯托克斯與斯托克斯的光強(qiáng)比變化的多段折線關(guān)系，使得溫度標(biāo)定曲線無(wú)限趨近于反斯托克斯與斯托克斯的光強(qiáng)比和溫度的指數(shù)變化曲線；該方法在不影響系統(tǒng)性能的前提下，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)測(cè)溫精度，擴(kuò)展了系統(tǒng)適用的測(cè)溫范圍，較好地解決了現(xiàn)有溫度標(biāo)定方式的缺陷和不足。
【專利說(shuō)明】-種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及分布式光纖測(cè)溫技術(shù)，具體為分布式光纖感溫的多溫區(qū)溫度自動(dòng)標(biāo)定 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要應(yīng)用于大空間場(chǎng)所的溫度監(jiān)控和火情檢測(cè)，如電力、鐵 路、公路隧道、電纜溝、倉(cāng)庫(kù)、油田、輸油管道等場(chǎng)所，對(duì)于設(shè)備場(chǎng)所的安全運(yùn)行及人員生命 財(cái)產(chǎn)安全起著重要的作用。
[0003] 分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)主要是由感溫光纜、溫度標(biāo)定模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理 模塊和圖形顯示模塊組成，溫度定標(biāo)模塊是感溫系統(tǒng)的重要組成部分，其定標(biāo)方式的優(yōu)劣 直接影響了整套系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
[0004] 現(xiàn)有的分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)中的溫度標(biāo)定模塊通常采用動(dòng)態(tài)跟隨標(biāo)定法，將一段 參考光纖放入一個(gè)保溫盒內(nèi)，通過(guò)電子溫度傳感器采集保溫盒內(nèi)的溫度作為溫度基準(zhǔn)進(jìn)行 溫度標(biāo)定，然后通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊采集該段光纖數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理模塊，將得到的反斯托 克斯（anti-stokes)與斯托克斯（stokes)的光強(qiáng)比和基準(zhǔn)溫度進(jìn)行直線擬合，從而得到定 標(biāo)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)溫度標(biāo)定。
[0005] 該方法的溫度標(biāo)定方式較為簡(jiǎn)單，但是存在嚴(yán)重的缺陷和不足；第一，由于保溫盒 內(nèi)的溫度場(chǎng)存在一定的變化梯度，難W保證溫度均勻，一次采集到的單一基準(zhǔn)溫度難W完 全反應(yīng)參考光纖所處的溫度場(chǎng)，由于基準(zhǔn)不準(zhǔn)進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量溫度精確度下降；第二，由于反 斯托克斯與斯托克斯的光強(qiáng)比（簡(jiǎn)稱）和溫度呈指數(shù)變化趨勢(shì)，動(dòng)態(tài)溫度定標(biāo)法，在整個(gè)溫 度范圍內(nèi)采用單一擬合系數(shù)的直線擬合方式在高溫區(qū)和低溫區(qū)線性度較差，不能保證在整 個(gè)溫度范圍內(nèi)的測(cè)溫準(zhǔn)確度，僅采用單溫區(qū)方式進(jìn)行溫度標(biāo)定，其定標(biāo)精度較差，從而降低 了整個(gè)感溫系統(tǒng)的測(cè)溫精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于內(nèi)控型溫控件的多溫區(qū)自動(dòng)溫度標(biāo)定方 法，根據(jù)不同溫度范圍內(nèi)光強(qiáng)比的線性度差異，采用分段標(biāo)定的方式得出一條溫度隨反斯 托克斯與斯托克斯的光強(qiáng)比變化的多段折線關(guān)系，使得溫度標(biāo)定曲線無(wú)限趨近于反斯托克 斯與斯托克斯的光強(qiáng)比和溫度的指數(shù)變化曲線，進(jìn)而得出不同區(qū)段的標(biāo)定公式完成標(biāo)定。
[0007] 本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[000引一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，其特征在于包括W下步驟：
[0009] (1)將參考光纖前端不同位置處的n段光纖分別纏繞在n個(gè)內(nèi)空型銅柱上，其中 n > 3 ;
[0010] 似通過(guò)半導(dǎo)體制冷器TEC控制S個(gè)銅柱的溫度分別恒定在Ti、T2、T3…T。，其中 Ti<T2<T3<'''Tn，n > 3 ;
[0011] (3)通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊采集并累加該段參考光纖數(shù)據(jù)，然后傳送至數(shù)據(jù)處理模塊 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
[0012] (4)在數(shù)據(jù)處理時(shí)對(duì)中間的一個(gè)溫度^立（n為偶數(shù)）或了j卻（n為奇數(shù)）的數(shù)據(jù) 2 2 進(jìn)行直線擬合，得到反斯托克斯Anti-stokes和斯托克斯stokes光強(qiáng)之比為；
[001 引

【權(quán)利要求】
1. 一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，其特征在于包括以下步驟： (1) 將參考光纖前端不同位置處的n段光纖分別纏繞在n個(gè)內(nèi)空型銅柱上，其中 n^ 3 ; (2) 通過(guò)半導(dǎo)體制冷器TEC控制三個(gè)銅柱的溫度分別恒定在1\、T2、TfTn，其中 n^ 3 ； (3) 通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊采集并累加該段參考光纖數(shù)據(jù)，然后傳送至數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行 數(shù)據(jù)處理；
式中，Kas，Ks是與光纖反斯托克斯anti-stokes和斯托克斯stokes散射界面有關(guān)的 系數(shù)，Vs,Vas分別為斯托克斯stokes和反斯托克斯anti-stokes散射光子頻率，aas、as 分別為反斯托克斯anti-stokes散射光和斯托克斯stokes散射光頻率的光纖傳輸損耗，L 為光纖待測(cè)局域處的長(zhǎng)度，h為普朗克常量，k為波爾茲曼常量； (5)根據(jù)式1得出當(dāng)系統(tǒng)處于環(huán)境溫度Ttl時(shí)，其反斯托克斯anti-stokes和斯托克斯stokes散射光功率Pas(Ttl)、Ps (Ttl)之比為：
(7) 通過(guò)測(cè)量不同溫度T下F⑴/F(Ttl)的值，根據(jù)曲線關(guān)系圖可以擬合出一條實(shí)際系 統(tǒng)的溫度定標(biāo)曲線，表達(dá)式為：
(8) 根據(jù)式4分別計(jì)算出溫度1 = 1'1、1'2、1'3?1'11時(shí)的溫度標(biāo)定系數(shù)〇11 1，31)，（1]12,32)， (m3, a3)…（mn，an)，n ^ 3 ; (9) 根據(jù)依次相鄰的兩個(gè)溫度標(biāo)定系數(shù)Ova1)和（m2，a2)，（m2，a2)和（m3，a3)…Ov1, IV1)和（mn，an)分別整合I\?T2,T2?T?T"范圍的線型關(guān)系將得到n-1個(gè)溫度隨 光強(qiáng)比變化的階段線型曲線，然后根據(jù)光強(qiáng)比所處的階段不同選擇不同溫區(qū)的溫度定標(biāo)系 數(shù)，然后代入到式4中來(lái)計(jì)算非定標(biāo)光纖的溫度值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，其特征在于所述 銅柱銑槽和參考光纖上覆蓋有隔熱圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，其特征在于 所述n為3,權(quán)利要求步驟1中的參考光纖前端不同位置處的3段光纖分別纏繞在3個(gè)內(nèi)空 型銅柱上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于內(nèi)空型溫控件的多溫區(qū)定標(biāo)方法，其特征在于所述 溫度1\的大小為-20°C?20°C，T2的大小為20°C?80°C，T3的大小為80°C?120°C。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104501996SQ201410784520
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月16日
【發(fā)明者】楊術(shù)彬, 陳必茂, 葛翠艷, 李安兵 申請(qǐng)人:珠海拓普智能電氣股份有限公司