導讀：

近年來，石英光纖在信息、傳感技術以及激光傳能等領域得到了迅速的發展和廣泛應用。光纖測溫、測壓、測振早已是成熟技術，尤其光纖分布式測溫（DTS），相比于傳統電測量，具有長期可靠、不受電磁干擾、測量精度高等特點，被廣泛運用于油井、隧道、核反應，以及航空航天等重要領域。德國art photonics生產金屬涂層光纖工作溫度可達800°C，已成功在上述領域得到廣泛使用。

內容：

DTS測溫原理：

DTS（Distributed Temperature Sensing）分布式光纖測溫，可使用長度超過數千米的光纖傳感光纜，使其能夠發揮線性溫度傳感器的作用，最終結果是獲得沿著整個傳感光纜的持續的溫度曲線。其基本原理是利用拉曼效應來測量溫度，通過光纖發送的光學脈沖激光能夠產生一些散射光，這些散射光能夠反射到發送端。拉曼散射的強度是沿著光纖測量的溫度，隨著溫度的變化，反斯托克斯拉曼信號的幅度會明顯地變化，拉曼－斯托克斯信號相對穩定。溫度讀數的位置可通過測量反射光信號到達接收器的時間來進行確定，這種方法被稱為OTDR（光時域反射技術）。

圖拉曼散射

其他的一些DTS技術還使用布里淵技術（B－OTDR 或 B－OTDA），這種反向散射能夠傳遞應變信息與溫度信息，該系統也被稱為DTSS（分布式溫度與應變傳感）系統。這些系統面臨的挑戰是將光纖與應變分離，從而獲得準確的溫度信息。

圖DTS測溫原理

DTS測溫光纖，主要由纖芯，包層以及涂覆層三部份構成。其中涂層與光纖應用穩定性以及使用壽命有密切的關系。常規普通光纖采用紫外固化丙烯酸樹脂涂層，它的使用溫度為－60°C －85°C， 如果長時間在高于85°C環境下工作，涂層會發生熱老化，特別是在有O2存在的環境下會發生熱氧老化，加速涂層高分子鏈的斷裂過程，從而使涂層失去保護光纖的作用，無法阻止水分子侵入光纖，加速光纖的疲勞過程，致使光纖表面微裂紋擴張導致光纖失效。對于惡劣環境，高溫環境下光纖測溫，多采用金屬涂層光纖測溫方案。

德國art photonics生產金屬涂覆層光纖，主要有鍍鋁和鍍銅光纖。采用領先工藝，將金屬（鋁，銅合金）均勻涂覆在光纖包層外。由于金屬涂層的熱膨脹系數低，基本與石英光纖處于同一數量級，使得光纖不僅具有可在高溫環境下工作性質，工作溫度可到600°C，還具備金屬性能，體現在機械性能，其抗拉強度達GPa級（＞3GPa），以及100％耐濕性。

該公司生產鍍銅光纖已成功在發動機上實現DTS分布式測溫，測溫示意圖見下圖示。脈沖激光通過一段距離光纖傳導進測溫光纜，攜帶溫度變化信息拉曼散射光，斯托克與反斯托克，進過分光后，分別被光電探測器接收，轉為電信號，經采集卡采集并數據處理，上位機實時顯示測量溫度信息。

圖發動機DTS測溫示意圖

圖測溫系統組成

測溫光纖采用50μm纖芯鍍銅光纖，長度30m左右，測溫系統分辨率在1cm。下圖為德國art photonics金屬涂層光纖實物圖。

圖左邊鍍鋁光纖，右邊鍍銅光纖實物

鍍銅光纖外加不銹鋼鋼保護套，隔絕氧化環境，工作溫度甚至可達800°C。

圖鍍銅光纖外加不銹鋼保護套

德國art photonics鍍銅光纖除了在發動機上運用，還可用在冶金過程中的高溫環境溫度的探測，高溫油氣井的傳感探測，低溫環境下溫度探測，高真空或高壓環境下的使用，航天以及船舶領域。德國art photonics公司在大陸區辦事處為深圳唯銳科技，公司致力于引進國外先進性與創新性的光電技術可靠產品，為國內前沿科研與工作領域提供優質的產品與服務，助力中國智造與中國創造。