OFDR光纤测温——高温测量

隽龙科技 2018-09-28 37

OFDR测温系统中需要根据待测温度的大小,选择合适的耐温光纤。普通光纤与耐高温光纤纤芯、包层的主要成分均为二氧化硅,耐温1200℃以上,差异仅在于涂覆材料。普通光纤涂覆材料为丙烯酸树脂,温度高于85℃时开始软化,至300℃左右分解,完全丧失对光纤的保护。聚酰亚胺光纤可短期耐温350℃,大于600℃后发生碳化并剥落。金属涂层光纤能在高于400℃的环境下使用,耐热温度与金属熔点相关。可见,大部分高温环境中,光纤是在失去涂覆层保护下进行传感的。

隽龙科技使用OSI-S超高精度分布式光纤传感仪做了一个温度测量的实验。在一块不锈钢板上布设普通光纤,并在光纤两端粘贴用于温度校准的热电偶。然后将整个测试样品放入高温箱中,由常温升至700℃。

图(1)测试装置示意图


整个升温过程共采集了32组数据,由热电偶对光纤测量温度进行校准,得到校准系数,如图(2)所示:

图(2) 光纤测量温度校准


之后导入校准系数,再次由400℃升温至650℃,对比热电偶温度和光纤测量温度,如图(3)及表(1)所示:

图(3)热电偶、光纤测量温度对比


序号

热电偶温度/℃

光纤测量温度/℃

1

403.6

400.8

2

451.0

450.6

3

502.0

501.1

4

550.5

550.6

5

600.5

603.2

6

653.8

653.5

表(1) 热电偶、光纤测量温度对比


通过OSI-S的光纤测温实验得出,高温测量可以使用普通光纤,失去涂覆层的光纤仍然可以用来进行传感。实际应用中,理论温度系数已不适用,需要通过定标实验校准。校准后的光纤测量温度十分准确,最大相对偏差不超过1%。