分布式光纤测温系统温度与定位补偿算法研究

苟 怡，郭清华

（1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400039）

随着我国煤矿矿井生产逐步向高产高效集约化发展，胶带输送机在煤矿井下得到了广泛的应用，但由于运输距离长，使用率高，疏于管理，胶带输送机安全事故时有发生，部分事故引起煤矿火灾乃至爆炸事故[1-3]。据数据统计，我国在80年代、90年代发生的重大胶带输送机事故50 多起，损失惨重[2]。随着分布式光纤测温系统技术日趋成熟，已逐步用于煤矿胶带输送机火灾、采空区自然发火及电力电缆监测领域[4-5]。

分布式光纤测温系统，采用光纤作为传感介质，具有本质安全防爆、高灵敏度、抗干扰，具有远距离信息传输等一系列电测传感器所缺乏的独特优点[6]。铺设一条光纤在煤矿巷道、采空区等待测空间，即可连续测量、准确定位整条光纤所处空间的温度，实现火灾预警与定位功能。

1 拉曼分布式光纤测温系统

1.1 拉曼分布式光纤测温技术定位与感温原理

拉曼分布式光纤测温技术根据光纤的光时域反射OTDR（optical time-domain reflectometry）和光纤的背向拉曼散射温度效应实现光纤距离的定位和温度的测量。

1）光时域反射原理

光时域反射是用于检验光纤损耗特性、光纤故障的手段，同时也是分布式光纤传感器的基础。如图1 所示，传播通道T 和接收通道R 为同一根光纤，图中表示成不同的两条通道。光纤总长为L，假设距离激光源长度为Z 处的光纤（长度为ΔZ）。光源发射一个很窄的高强度激光脉冲并注入光纤，传播时会产生后向散射光。……