DTS（Distributed Temperature Sensing）分布式光纖測溫系統(tǒng)是一種利用光纖傳感技術進行溫度測量的技術，其核心原理基于光纖中光散射效應對溫度的依賴關系，通過測量散射光功率的時間分布，實現(xiàn)沿光纖長度方向的連續(xù)溫度分布測量。以下是對DTS分布式光纖測溫系統(tǒng)的詳細介紹：
DTS系統(tǒng)利用光纖作為傳感介質(zhì)，主要基于光時域反射（OTDR）原理和拉曼散射效應。當光脈沖在光纖中傳播時，會與光纖材料發(fā)生拉曼散射，同時也會與周圍環(huán)境發(fā)生散射。由于溫度會影響光纖材料的折射率，從而改變光在光纖中傳播的速度，因此不同溫度下的拉曼散射光譜是不同的。通過分析這些光譜信息，即可計算出光纖沿線上的任何位置點的準確溫度。具體來說，拉曼散射光由斯托克斯（Stokes）和反斯托克斯（Anti-Stokes）兩個頻移光組成，其強度比與溫度呈指數(shù)關系。通過測量這兩種散射光的功率比，可以實現(xiàn)溫度的解調(diào)。
DTS系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成：
光源：提供穩(wěn)定、窄線寬的脈沖光源，通常采用脈沖激光器，如半導體激光器、摻鉺光纖激光器等。光源的波長選擇與光纖類型和應用環(huán)境密切相關。
光學發(fā)射/接收單元：包括光脈沖發(fā)射器、光開關、光環(huán)行器、光電探測器等，用于控制光脈沖的發(fā)射時序，分離發(fā)射光和背向散射光，并將散射光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
光纖傳感纜：作為分布式測溫的傳感介質(zhì)，將外界溫度變化轉(zhuǎn)換為光信號的調(diào)制。根據(jù)應用環(huán)境和測溫性能要求，可選擇不同類型的光纖。
信號處理單元：對光電探測器輸出的電信號進行放大、濾波、數(shù)字化等處理，并進行時域分析、光功率測量和溫度計算，得到沿光纖的溫度分布數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)管理與顯示：通過計算機和專用軟件，實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的存儲、展示、趨勢分析和報警等功能，為用戶提供直觀、易用的人機交互界面。
DTS系統(tǒng)具有以下顯著特點：
連續(xù)測溫：可以實現(xiàn)對光纖沿線的連續(xù)溫度測量，覆蓋范圍廣。
分布式測溫：能夠測量光纖沿線任意位置的溫度，空間分辨率高。
實時測溫：響應時間短，能夠?qū)崟r監(jiān)測溫度變化。
抗電磁干擾：光纖作為傳感介質(zhì)，不受電磁干擾影響，適用于復雜電磁環(huán)境。
本征安全：無電檢測現(xiàn)場，本質(zhì)安全，防雷擊。
遠程監(jiān)控：通過網(wǎng)絡接口，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。
憑借其獨特的分布式溫度測量能力，DTS系統(tǒng)在諸多領域得到廣泛應用，包括但不限于：
油氣管道監(jiān)測：實時監(jiān)測管道溫度，及時發(fā)現(xiàn)泄漏、異常發(fā)熱等問題。
電力設備狀態(tài)檢測：監(jiān)測導線、絕緣子、鐵芯等部位的溫度分布，預防過熱故障。
工業(yè)過程監(jiān)控：對反應釜、管道、窯爐等設備的溫度分布進行連續(xù)監(jiān)測，優(yōu)化工藝控制。
建筑火災預警：在高層建筑、隧道、地鐵等場所布設DTS系統(tǒng)，及早發(fā)現(xiàn)火災隱患。
地下工程監(jiān)測：監(jiān)測隧道、礦井、地下管廊等地下工程的溫度分布，預警熱害風險。
DTS系統(tǒng)的性能指標通常包括測量距離、溫度分辨率、空間分辨率、采樣分辨率、響應時間等。例如，工業(yè)級DTS系統(tǒng)的測溫范圍可覆蓋-200℃+600℃，溫度分辨率可達0.01℃1℃，空間分辨率典型值為0.5m4m，測量距離可達2km30km，甚至更長。這些性能指標因系統(tǒng)設計和應用環(huán)境的不同而有所差異。
綜上所述，DTS分布式光纖測溫系統(tǒng)是一種高效、可靠的溫度監(jiān)測技術，具有廣泛的應用前景和市場需求。隨著技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，DTS系統(tǒng)的性能和功能將不斷提升，為更多領域的溫度監(jiān)測提供有力支持。
