【视频】分布式光纤测温系统DTS的实现原理和硬件模块

分布式光纤拉曼测温DTS系统的基于光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的拉曼散射效应而实现的。
激光脉冲与光纤分子相互作用，会发生多种散射，如瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射等。
其中拉曼散射是由于光纤分子的热振动，它会产生一个比光源波长长的光—斯托克斯（Stokes）光和一个比光源波长短的光—反斯托克斯（Anti-Stokes）光。
光纤受外部温度的调制使光纤中的反斯托克斯（Anti-Stokes）光强发生变化，Anti-Stokes与Stokes的比值提供了温度的绝对指示，利用这一原理实现对沿光纤温度场的分布式测量，结合高品质的脉冲光源和高速的信号采集与处理技术，就可以得到沿光纤所有点的准确温度值。

根据以上原理，我们来看系统的具体实现，

首先DTS系统需要一个脉冲激光器，输出的光为1550nm; 典型脉冲宽度10ns；峰值功率：10~30W；触发模式为：外触发，尾纤类型62.5/125的多模光纤。

脉冲激光器的出光接口，接上1x3的拉曼WDM模块的1550接口，然后测温光缆接WDM的COM端口，剩下的1450跟1660的端口分别接上双通道APD的2个输入端口。

双通道APD光电转换器，把反斯托克斯光跟斯托克斯光转换成电信号；电信号通过SMA接口输出，用射频线连接至采集卡的２个采集通道。

采集卡集成了信号触发功能，把触发接口通过射频线连接激光器的SMA触发输入。这即完成了所有的接线。

采集卡内置平均算法功能，采集卡２个通道所采集的到的数据，可绘成２条实时曲线。２条曲线的比值，跟温度有一个近似线性的关系。我们通过对测试光缆进行温度标定，

即可获得温度跟比值的关系。实现光缆测温的功能。
当然，现实还需要考虑光缆长度，光功率，衰减等因素需要做相应的补偿算法。要实现高精度的DTS测温系统，还是很需要技术的。我们把以上提到的DTS系统的所有设备做成了硬件研发套装，感兴趣可咨询。