分布式溫度傳感(DTS)利用光纖本身作為傳感元件，測量光纖電纜長度范圍內(nèi)的溫度分布。與傳統(tǒng)的電氣溫度測量(熱電偶和RTD)不同，光纖電纜本身即是溫度傳感器。分布式溫度傳感可以提供長距離內(nèi)的上千個(gè)精確的溫度測量數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的電氣溫度測量相比，分布式溫度傳感是一種低成本的測量方法，測得的溫度值精確且分辨率高。
分布式溫度傳感的工作原理？
橫河電機(jī)的DTSX3000利用拉曼散射原理可以測量一定長度光纖距離內(nèi)的溫度。發(fā)射到光纖中的光脈沖(激光脈沖)在光纖中傳播時(shí)，會(huì)受到光纖玻璃分子影響發(fā)生散射，并與晶格振動(dòng)交換能量。隨著光脈沖在光纖電纜中的散射，產(chǎn)生了波長更長的斯托克斯信號(hào)(STOKES SIGNAL)和波長更短的反斯托克斯信號(hào)(ANTI-STOKES SIGNAL)，這兩種信號(hào)均來自于光源所發(fā)射光的偏移。這兩種信號(hào)的強(qiáng)度比與發(fā)生拉曼散射位置的溫度有關(guān)。因此，通過測量斯托克斯和反斯托克斯信號(hào)的強(qiáng)度，可以完成溫度測量。此外，散射光的一部分，即反向散射光，會(huì)傳導(dǎo)回光源處。因此，通過測量反向散射光返回至光源的時(shí)間，可以確定溫度讀數(shù)的位置。
什么是拉曼散射原理?

  所有光都會(huì)和物體發(fā)生相互作用。例如，想象一下，在一個(gè)無外部光源的黑暗車庫中有一輛紅色的跑車。毋庸置疑，您看不到跑車更看不到它的顏色。但是，如果打開車庫內(nèi)的燈，便立即可以看到光源反射的車的亮紅色。紅色跑車反射光源的光，但僅反射“紅色”的光譜。因此，可以看到跑車，且它是紅色的。

將光脈沖(激光脈沖)射向分子時(shí)，該現(xiàn)象同樣適用。此時(shí)所說的分子即光纖電纜中的光纖玻璃分子。當(dāng)光源的光進(jìn)入光纖電纜時(shí)，大多數(shù)光保持波長不變，原樣反射(反向散射光)回去了。但是，有一小部分光發(fā)生了偏移/變化。光源發(fā)生的偏移/變化即稱為“拉曼散射”。由于拉曼散射受溫度影響，因此其強(qiáng)度取決于溫度。分布式溫度傳感器捕捉光脈沖傳播時(shí)的偏移/變化，并測量兩個(gè)信號(hào)(斯托克斯和反斯托克)的強(qiáng)度。
使用DTS的優(yōu)勢(shì)是什么？

1. 成本低廉。當(dāng)需要成千上百的傳感器進(jìn)行測量時(shí)，各傳感器與數(shù)據(jù)采集站之間的接線成本會(huì)非常高。而使用光纖電纜可以獲取精確的、高分辨率的溫度測量值，而且價(jià)格較低，非常經(jīng)濟(jì)。
2. 測量距離長。使用傳統(tǒng)的電氣測量傳感器很難測量較遠(yuǎn)距離的溫度。DTS光纖電纜不僅適用于遠(yuǎn)距離，還可以提供高分辨率的區(qū)域記錄以及該區(qū)段的精確溫度測量值。
3. 可用于高電磁干擾環(huán)境。由于光的特性，DTS不受電磁干擾影響。與傳統(tǒng)的電氣測量傳感器(熱電偶和RTD)不同，光纖中沒有電氣元件，因此不受電磁干擾影響。
4. 無需考慮傳感器安裝位置。在實(shí)際應(yīng)用中，不可能總是能夠提前確定溫度傳感器的位置。由于DTS在較長距離的測量中不受空間限制，工程師可以在同一區(qū)域纏繞多圈光纖，以確保精確的溫度測量