分布式光纖測溫系統(tǒng)（DTS）的工作原理主要基于光纖的拉曼散射原理（Raman Scattering）和光時域反射原理（Optical Time Domain Reflectometry, OTDR）。以下是對其工作原理的詳細闡述：
拉曼散射原理：當(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸時，會與光纖材料分子發(fā)生非彈性碰撞，從而產(chǎn)生拉曼散射光。拉曼散射光由斯托克斯光（Stokes）和反斯托克斯光（Anti-Stokes）組成，兩者的強度比與溫度呈指數(shù)關(guān)系。隨著溫度的升高，反斯托克斯光的強度增加，而斯托克斯光的強度基本保持不變。因此，通過測量兩者的強度比，可以推算出光纖沿線的溫度分布。
光時域反射原理：利用光在不同介質(zhì)中傳輸速度的差異，通過測量光脈沖的往返時間，可以確定散射光對應(yīng)的光纖位置。這為實現(xiàn)沿光纖的空間分辨和溫度定位提供了基礎(chǔ)。
光脈沖發(fā)射：由窄線寬脈沖光源（如脈沖激光器）向光纖發(fā)射波長穩(wěn)定的光脈沖。
光散射效應(yīng)：光脈沖在光纖中傳輸過程中，受到光纖材料分子的非彈性散射作用，產(chǎn)生拉曼散射光。
背向散射光分析：散射光中的一部分沿原路返回，被光電探測器接收。其中，與溫度相關(guān)的是拉曼散射光。
時域分析：根據(jù)光速和脈沖發(fā)射時間，可以確定散射光對應(yīng)的光纖位置，實現(xiàn)沿光纖的空間分辨。
光功率測量：分別測量斯托克斯光和反斯托克斯光的功率大小，得到不同位置處的散射光功率分布。
溫度計算：利用拉曼散射光強度比與溫度的校準關(guān)系，將散射光功率分布轉(zhuǎn)換為沿光纖的溫度分布。
測溫范圍廣：工業(yè)級DTS系統(tǒng)的測溫范圍可覆蓋-200℃~+600℃，滿足大多數(shù)應(yīng)用需求。
空間分辨率高：典型值為0.5m~4m，能夠精細地反映光纖沿線的溫度分布。
靈敏度高：由于拉曼散射光的強度與溫度呈指數(shù)關(guān)系，溫度變化越大，散射光強度變化也就越明顯。
實時性強：典型的響應(yīng)時間為10s~300s，能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的實時監(jiān)測。
抗電磁干擾：采用光學(xué)測量原理，不受電磁干擾的影響，適用于各種復(fù)雜環(huán)境。
DTS系統(tǒng)在工業(yè)過程監(jiān)控、油氣管道監(jiān)測、電力設(shè)備狀態(tài)檢測、建筑火災(zāi)預(yù)警、地下工程監(jiān)測等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。通過實時監(jiān)測溫度分布，可以及時發(fā)現(xiàn)潛在故障和安全隱患，確保生產(chǎn)安全和設(shè)備運行穩(wěn)定。
分布式光纖測溫系統(tǒng)通過結(jié)合拉曼散射原理和光時域反射原理，實現(xiàn)了對光纖沿線溫度的高精度、實時、連續(xù)測量。其獨特的技術(shù)特點使得DTS系統(tǒng)在眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
