OFDR设备应用于金属表面温度传感

在机械、冶金、电力及国防等部门，对金属表面温度的监测是十分普遍的，例如电力电缆线路、高温水蒸气管道等。OFDR技术通过对待测物上布设光纤中瑞利散射光信号的采集及运算处理，可实现温度传感，并且该技术具有较高的空间分辨率和大的动态范围，可以满足多领域高精度测量需求，其基本原理如图1。OCI1500是一款基于OFDR技术的超高精度分布式应变、温度传感设备，可实现温度传感精度最高±0.1℃。在纯铜试样表面布设耐高温光纤，使用OCI1500对光信号进行收集处理，进行表面温度测量。

温度测量中，光纤的布设既要满足与待测物紧密接触以确保测量准确性，又要与周围环境隔离，排除外界温度、应变等造成的测量误差。实验中采用嵌入式埋设方式，在纯铜样条表面凿出一条垂直凹槽，将光纤放入凹槽并用树脂胶进行填充，完成密封处理，放入油浴锅（图2）。实验开始，将样条放入恒温油浴锅，选取9个温度测试点，分别记录油浴的真实温度与OCI1500得到的测量温度。
 

图3中OCI1500测试结果显示光纤沿线温度波动小，说明光纤嵌入式埋设方式的有效性和合理性，可以有效避免外界环境因素带来的测量误差，同时也表明OCI1500测量的稳定性较高。将每组测量温度的平均值与油浴的真实温度进行线性拟合及相对偏差计算，如图4及表1所示。拟合系数为1.0209且最大相对偏差不超过2%，说明这种测试条件下，OCI1500的温度测量精准度可以达到0.1℃。

配合合理的光纤布设方案，OFDR设备可应用于高精度高灵敏度温度测量领域。这对于实现中高温系统长期安全运行有重要的作用。