[00380352]全分布式光纤拉曼温度传感网关键技术及应用研究

1.项目属横向项目，产学研联合研发，按时完成。项目还先后得到国家973计划、国家重点新产品、国家自然科学基金、浙江省重大科技、国家质检总局的支持和资助。2.应用领域和技术原理：应用领域：公共安全、信息产业、仪器测量领域。技术原理：利用激光作用于光纤产生的反斯托克斯、斯托克斯拉曼散射波受温度调制和光时域反射原理来实现沿光纤的分布式测温，进行关键技术及应用研究，包括：全分布式光纤拉曼温度传感器系统的光纤激光器模块、集成的光纤波分复用模块、光电接收和放大模块、信号采集和处理模块、温度处理和显示软件模块、拉曼放大模块、编码模块、拉曼相关的波长消色散模块，从理论和实验上进行自主知识产权总体优化设计，克服光纤色散引起的反斯托克斯拉曼散射光与斯托克斯散射光的时域反射曲线的“差步”或“走散”现象，采用拉曼放大、脉冲编码、色散与损耗光谱自校正方法，得到高信噪比、高空间分辨率、高精度和高可靠性的光纤温度传感器产品，建立了光纤传感网络，应用于重大工程设施的安全检测和火情预警等领域。3.性能指标：(1)短、中程系列(2km，4km，8km，10km，12km)：测温不确定度±1℃，测温分辨率0.05℃，空间分辨率1.5m，空间定位精度1m，测量时间10s，测温范围-120-300℃；(2)远程系列：光纤长度30km，测温不确定度±2℃，测温分辨率0.1℃，空间分辨率＜4m，空间定位精度1m，测量时间＜7min；(3)石化等特殊场合要求的高精度系列：测温不确定度±0.1℃，温度分辨率0.01℃；(4)特殊场合要求的高空间分辨率系列：空间分辨率＜0.8m，空间定位精度0.5m。4.与国内外同类技术比较：该项目的重要技术指标均优于国外同类产品，总体技术水平处于国际先进水平。5.成果的创造性、先进性：(1)融合光纤受激拉曼散射放大技术，研制了集成Raman放大器的分布式光纤温度传感器系统，抑制光纤传输损耗，提高了测温距离；(2)在背向斯托克斯拉曼散射光解调反斯托克斯拉曼散射光时，设计研制了两个拉曼相关的波长光源，消除了色散引起的传播速度、损耗光谱不同所产生的信号误差，提高了测温精度和空间分辨率；(3)研究了激光序列脉冲发射源，增强了回波信号，提高了测温距离和空间分辨率；(4)结合电力温度分布的采集，通过互联网与控制中心组网，进行火情监控和载荷量分配，保障电网的安全运行。项目已申请专利34项，其中国际发明专利2项，国家发明专利16项；授权国家发明专利5项，授权实用新型专利11项；在国内外发表学术论文100多篇，其中SCI、EI收录80余篇。技术上达到国际先进水平。6.作用意义：随着中国经济的发展，各项基础设施也以较高的速度进行，但各项设施的安全检测和火灾预警等急需进行。2008年初南方雪灾，造成了南方地区大面积停电，电塔倒塌，高压电网陷于瘫痪，铁路停运，交通瘫痪，对社会民生和经济造成了重大损失；煤矿爆炸时而发生，造成重大人生事故和财产损失；油库、油轮、危险品仓库等温度报警，各种大、中型变压器、发电机组的温度分布测量，热保护、容量分配和故障诊断；高压电力电缆的热检测与监控；火力发电所的配管温度、供热系统的管道、输油管道的热点检测；大型商场、办公楼的空间温度分布监测实现节能减排；水利水电大坝工程及隧道工程渗漏现象的温度监测；隧道火灾温度检测。该项目的成功研发为上述环境灾害的分布式温度监测提供了技术保障，从而及时釆用应急预案和措施，消灭事故。因此，随着国家对人民生命财产安全的重视，对大型土木工程、电力工程、石化工业和矿业工程等的安全健康进行网络监控，安全及节能减排意义重大，对提高人民的生活质量、节约能源及环境保护具有重大的意义。