高空间分辨率ROTDR测温主机设计与实现

本文介绍了高空间分辨率的ROTDR(基于拉曼散射的分布式光纤测温)测温主机的设计与实践，重点关注其在煤矿机械领域的应用。该主机利用分布式光纤测温技术，通过精确的温度补偿和光纤漂移补偿，提高了测温的准确性。 一、引言 文章指出，火灾事故往往始于局部高温，线型光纤感温火灾探测器因其连续性温度检测能力而被广泛使用。随着国家标准《GB16280-2014线型感温火灾探测器》的出台，线型感温火灾探测器的技术研究得到加强，其中空间分辨率是关键技术参数之一，直接影响测温精度。 二、拉曼散射测温原理 1.1 光纤测温和定位原理 拉曼散射技术利用激光器发出的光通过光纤，与光纤内的分子相互作用产生不同波长的散射光。反斯托克斯光与温度变化密切相关，斯托克斯光则不受温度影响。通过分析这些散射光，可以解调出光纤沿线的温度分布。 三、主机设计与实现 1. 温度补偿方法：文章提出了一种温度补偿策略，以减少环境因素对测温结果的影响，提高测量的稳定性。 2. 光纤漂移补偿定位：考虑到光纤可能会发生的位移，文章分析了补偿方法，确保即使光纤位置发生变化，也能准确定位温度异常点。 3. 断裂定位方法：在光纤发生断裂时，设计了相应的定位策略，以快速识别并定位断裂位置，保证系统的正常运行。 4. 主机硬件设计：主机采用了激光光源、波分复用模块、APD模块（ avalanche photodiode，雪崩光电二极管）、光开关模块以及数据采集卡等组件，构建了一个基于Win CE操作系统的嵌入式平台，实现了高空间分辨率的测温。 5. 防爆结构处理：为了适应煤矿等潜在危险环境，主机还进行了防爆结构设计，以确保在易燃易爆环境下安全可靠地工作。 四、性能测试 经过测试，该主机的取样间隔达到0.2米，空间分辨率可达0.4米，温度精度可控制在±1℃以内，满足高精度测温和定位的需求。 五、结论 该高空间分辨率的ROTDR测温主机通过技术创新和优化设计，提升了分布式光纤测温系统的性能，尤其适用于煤矿机械等领域的安全监测，对预防火灾事故具有重要意义。 关键词：光纤测温；拉曼；主机；解调算法；嵌入式；空间分辨率