CN102901581A - 一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量*** - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，当采用透射光路时，包括第一光源、第二光源、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机，当引入参考光路时，包括第一光源、第二光源、第一分光器、第二分光器、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、多通道探测器、探测电路和计算机，提高了***抗光源干扰能力。另外，本发明可以在敏感光纤末端设置反射装置构成反射式双波长差分温度测量***。本发明采用辐照并退火处理的光纤作为温度敏感元件，制作简单；采用双波长差分测量方案，增加测量信号强度的同时，有效抑制了光纤弯曲等引起的光路共模噪声，提高了测量精度，可用于高精度温度测量。

Description

一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***

技术领域

本发明涉及了一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，属于温度测量技术领域。

背景技术

温度一个基本的物理量。温度检测在现代工业***和工程应用中占有十分重要的地位。以热电偶、铂合金和半导体为代表的传统温度传感器以原理简单、成本低、精度高的优点在多年前就获得了广泛的应用，在许多场合起着不可替代的作用。但是在易燃、易爆、空间狭窄、具有腐蚀性环境或有电磁干扰的恶劣环境下，传统的温度测量技术受到很大的限制，甚至无法工作。

光纤具有体积小、重量轻、结构灵活，抗电磁干扰、电绝缘的优点。目前光纤温度传感器主要包括光纤布拉格光栅（FBG）温度传感器、半导体吸收式光纤温度传感器和光纤法布里-波罗腔干涉式温度传感器等，在温度测量领域起到重要作用。

其中，光纤布拉格光栅温度传感器是通过精密工艺在光纤中进行雕刻，使光纤内的折射率成周期性分布，形成光纤布拉格光栅（FBG），利用布拉格波长来对温度敏感。光纤光栅光纤布拉格光栅温度传感器温度感应度高。但是，采用波长调制，导致解调***复杂，以及容易引起温度-应力交叉感应等问题。

半导体吸收型光纤温度传感器是利用半导体材的吸收光谱随温度变化而变化的特性实现的。这种光纤温度传感器存在对信号传输光纤要求高，通常需要特制大孔径光纤；来保证光纤与半导体薄膜是间接耦合效率；半导体膜片制作过程也较复杂，工艺要求较高；由于半导体吸收是导带和价带之间的电子跃迁吸收，吸收波段在紫外和可见光的短波段，因此要求紫外宽带光源，价格昂贵，对光纤要求也较高，且测量的精度较低。

光纤法布里-波罗腔干涉式温度传感器是在光纤内制造出两个高反射膜层，从而形成一个腔长为L的微腔。当相干光束沿光纤入射到此微腔时，光纤在微腔的两端面反射后沿原路返回相遇而产生干涉，其干涉输出信号与此微腔的长度相关。当外界温度会对腔长L产生调制，导致干涉输出信号也发生变化。由于光纤法布里-波罗腔干涉式温度传感器的光纤半径只在10~125μm量级，导致F-P制作工艺复杂，而且一致性难以保证；干涉功率随腔长变化不是单一对应关系，而是不断衰减的周期性信号，解调***复杂；若采用波长域信号解调，则***也相对复杂；F-P腔长随温度变化量很小，感应温度范围十分有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***。

一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，包括第一光源、第二光源、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源和第二光源发出光输入至耦合器，耦合器对两束光进行耦合，通过通信光纤输出至敏感光纤，通过敏感光纤后，输出至波分复用器件，波分复用器件对输入光进行分离，λ₁波段的光输出至第一探测器，λ₂波段的光输出至第二探测器，第一探测器和第二探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储等。

基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，包括第一光源、第二光源、耦合器、定向耦合器、敏感光纤、反射装置、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源和第二光源发出光输入至耦合器，耦合器对两束光进行耦合，输出至定向耦合器，通过至定向耦合器后进入敏感光纤，通过敏感光纤末端的反射装置，光进行反射，又输入至定向耦合器，通过定向耦合器输出至波分复用器件的输入段，波分复用器件对输入光进行分离，λ₁波段的光输出至第一探测器，λ₂波段的光输出至第二探测器，第一探测器和第二探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示。

基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，包括第一光源、第二光源、第一分光器、第二分光器、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、多通道探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源发出的光进入第一分光器，然后分为两束，一束输入至耦合器，一束输出至多通道探测器，第二光源发出的光进入第二分光器，然后分为两束，一束输入至耦合器，一束输出至多通道探测器，输出至多通道探测器的两束光形成参考两路参考光路，波长分别为λ₁波段和λ₂波段，参考光路输出功率直接由多通道探测器接收，然后输出至探测电路；

耦合器对两束光进行耦合，通过通信光纤输出至敏感光纤，通过敏感光纤后，输出至波分复用器件，波分复用器件对输入光进行分离，分离为λ₁波段的光和λ₂波段的光，输出至多通道探测器，多通道探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储等。

本发明的优点在于：

（1）采用辐照并退火处理的光纤作为温度敏感元件，制作简单，可与测量中的信号传输光纤采用直接熔接耦合方式，耦合效率高；

（2）采用差分测量方案，与单一波长测试方案相比较，增加了测量信号强度的同时，有效抑制了光纤弯曲等引起的光路共模噪声，提高的测量精度；

（3）该双波长差分测量方案既可以透射式光路方案，也可以采用反射式光路，结构灵活，适应不同应用需求；

（4）可以采用例如磷掺杂光纤的两个通信波段（1310nm和1550nm）的相反温度依赖性实现双波长差分测量，选择成熟的通信光电产品作为元器件，成本低。

附图说明

图1是本发明的第一种方案结构示意图；

图2是本发明的第二种方案结构示意图；

图3是本发明的第三种方案结构示意图；

图中：

1—第一光源        2—第二光源        3—耦合器

4—敏感光纤        5—波分复用器件    6—第一探测器

7—第二探测器      8—探测电路        9—计算机

10—定向耦合器     11—反射装置       12—第一分光器

13—第二分光器     14—多通道探测器

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，设有三种方案。

第一种方案：

第一种方案，如图1所示，包括用于提供两种不同波段光波的第一光源1和第二光源2、用于耦合光的耦合器3、用于敏感温度变化的敏感光纤4、用于分离两波长光的波分复用器件5、用于探测两路光信号的第一探测器6和第二探测器7、用于对探测光信号处理的探测电路8和用于信号处理与显示的计算机9。

第一光源1发出λ₁波段的光，第二光源2发出λ₂波段的光，第一光源1和第二光源2发出光输入至耦合器3，耦合器3对两束光进行耦合，通过单模通信光纤输出至敏感光纤4，通过敏感光纤4后，输出至波分复用器件5，波分复用器件5对输入光进行分离，λ₁波段的光输出至第一探测器6，λ₂波段的光输出至第二探测器7，第一探测器6和第二探测器7对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路8，探测电路8将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机9，计算机9对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储。

所述的敏感光纤4为经过辐照并退火处理的光纤，利用该光纤衰减的温度敏感性实现温度测量，其中，辐照会导致光纤中产生能够稳定存在的“色心”，引起强烈光吸收，即光纤辐射致衰减（Radiation Induced Attenuation）。因此，当波长分别为λ₁,λ₂的光在敏感光纤4种传播时，敏感光纤4中的色心对两种光纤产生强烈吸收，引起强烈的光纤衰减。由于色心吸收具有稳定而单调的温度依赖性，当光纤所在温度场发生变化时，两个波长的光衰减会随温度发生单调变化。如果选择合适掺杂的光纤或工作波段，使λ₁、λ₂的温度依赖性相反，即一个波长衰减随温度增加而增加，另一波长的光衰减随温度的增加而降低。例如经过辐照处理的磷掺杂光纤在1310nm的衰减随温度的增加而增加，1550nm波段的衰减随温度的增加而减小。这样，透射光光纤的光为载有温度信息的双波长功率（衰减）信号。

利用耦合器3和波分复用器件5实现双波长差分测量技术，增加测量的温度感应度的同时提高测量的信噪比。

本发明采用稳定光纤光源，某一时刻两波长的入射光功率分别为常数

和

第一探测器6和第二探测器7的探测功率为P_λ1(t)和P_λ2(t)。则，可以计算此时光纤在两波长的衰减差值为

$A\left(t\right)=A_{\mathrm{\λ}1}\left(t\right)-A_{\mathrm{\λ}2}\left(t\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}1}^0}{P_{\mathrm{\λ}1}\left(t\right)}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}2}^0}{P_{\mathrm{\λ}2}\left(t\right)}=10\lg \left(\frac{P_{\mathrm{\λ}1}^0}{P_{\mathrm{\λ}2}^0}\frac{P_{\mathrm{\λ}2}\left(t\right)}{P_{\mathrm{\λ}1}\left(t\right)}\right)---\left(1\right)$

其中，A_λ1(t)和A_λ2(t)分别为光纤在λ₁和λ₂波段的光衰减，

和

分别为光纤在λ₁和λ₂波段的入射光功率，P_λ1(t)和P_λ2(t)分别为光纤在λ₁和λ₂波段的输出光功率，根据在该温度传感器调试阶段确定的衰减与温度的关系A(t)＝f(T(t))解调出温度信息T(t)。

下面对本发明提出的基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***的温度灵敏度和噪声抑制作用原理进行分析。

假设两波长的入射光功率分别为

和在t=t₁时刻，被测温度场的温度为T₁，；t=t₂时刻的被测温度场温度为T₂，第一探测器6和第二探测器7分别接收到的光信号强度分别为

和

设从t=t₁时刻到t=t₂时刻，温度变化ΔT（ΔT＝T₁-T₂）引起的光纤衰减变化分别为ΔA_λ1(ΔT)和ΔA_λ2(ΔT)分别为

$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔA}}_{\mathrm{\λ}1}\left(\mathrm{\ΔT}\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}1}^0}{P_{\mathrm{\λ}1}^2}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}1}^0}{P_{\mathrm{\λ}1}^1}=10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}1}^1}{P_{\mathrm{\λ}1}^2}\\ {\mathrm{\ΔA}}_{\mathrm{\λ}2}\left(\mathrm{\ΔT}\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}2}^0}{P_{\mathrm{\λ}2}^2}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}2}^0}{P_{\mathrm{\λ}2}^1}=10\lg \frac{P_{\mathrm{\λ}2}^1}{P_{\mathrm{\λ}2}^2}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，

和

分别为两波长的入射光功率，

和分别为第一探测器6和第二探测器7分别接收到的光功率，即波长分别为λ₁和λ₂的输出光功率，在本发明采用温度依赖性相反的两波长的光波进行测量，相同温度变化量ΔT引起的两波长λ₁,λ₂的光功率的变化量方向相反。不妨设温度从T₁变化到时T₂，光纤在λ₁波段的衰减增加，透射光功率降低，即

而在波长λ₂的衰减减小，透射光功率增加，即

有温度引起的衰减变化ΔA_λ1(ΔT)和ΔA_λ2(ΔT)符号相反即

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^1}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^2}>0\\ \mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^1}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^2}<0\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中，

和分别为温度T₁和T₂时，光纤在λ₁波段光衰减，和

分别为温度T₁和T₂时，光纤在λ₂波段光衰减，本发明采用的是差分测量技术，直接测量量ΔA(ΔT)为

$\mathrm{\&Delta;A}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)=\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)-\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)=10\lg (\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^1}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^2}\&CenterDot;\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^2}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^1}).---\left(4\right)$

由以上分析知，必有

$\left|\mathrm{\&Delta;A}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|=\left|10\lg (\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^1}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^2}\&CenterDot;\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^2}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^1})\right|>\mathrm{MAX}\left\{\right|{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)|,|\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\left|\right\}---\left(5\right)$

即在相同温度变化条件下，利用同一根光纤两波长光纤辐射致衰减相反的温度依赖性，采用双波长差分测量时，测量信号强度大于单一波长时的情况。

假设两光源和两个探测器噪声的噪声忽略不计，此时测量噪声主要是由光纤弯曲、移动等光路噪声引起的。设光纤在λ₁和λ₂波段的光路噪声分别为N_λ1和N_λ2。此时，测量的信噪比

为

$\left|\frac{S}{N}\right|=\left|\frac{{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)-{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)}{N_{\mathrm{\&lambda;}1}-N_{\mathrm{\&lambda;}2}}\right|=\frac{\left|{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|+\left|{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|}{|N_{\mathrm{\&lambda;}1}-N_{\mathrm{\&lambda;}2}|}---\left(6\right)$

其中，ΔA_λ1(ΔT)和ΔA_λ2(ΔT)分别为温度变化ΔT引起的光纤在λ₁和λ₂波段的衰减变化，N_λ1和N_λ2分别为光纤在λ₁和λ₂波段的光路噪声，由于本发明采用双波长测量方案，两个波长的光波在同一根光纤种传播，所经历的光路噪声基本一致，且在探测衰减变化归一化的情况下，大小相当，即两路信号的共模噪声，即

则|N_λ1-N_λ2|→0，必有

$\frac{\left|\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|+\left|\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|}{|N_{\mathrm{\&lambda;}1}-N_{\mathrm{\&lambda;}2}|}>\mathrm{MAX}\{\frac{\left|{\mathrm{\&Delta;A}}_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|}{\left|N_{\mathrm{\&lambda;}1}\right|},\frac{\left|\mathrm{\&Delta;}{A}_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(\mathrm{\&Delta;T}\right)\right|}{\left|N_{\mathrm{\&lambda;}2}\right|}\}---\left(7\right)$

即双波长差分测量时的信噪比要比单一波长测量时的信噪比高：

${\left|\frac{S}{N}\right|}_{\mathrm{\&lambda;}1,\mathrm{\&lambda;}2}>\mathrm{MAX}\{{\left|\frac{S}{N}\right|}_{\mathrm{\&lambda;}1},{\left|\frac{S}{N}\right|}_{\mathrm{\&lambda;}2}\}---\left(8\right)$

其中，

为本方案采用衰减温度依赖性相反的λ₁和λ₂双波长差分工作时的信噪比，

表示采用λ₁单波长测量方案时的信噪比

和采用λ₂单波长测量方案时的信噪比

的最大值，由此可见，利用双波长差分的测量技术，在增加有用信号的强度的同时，对测量光路共模噪声也有很好的抑制作用。

第二种方案如图2所示，本发明提出的基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***不限于图1所示的透射光路，也可以采用如图2所示的反射式光路。与第一种方案相比较，在敏感光纤4和入射光耦合器3的输出端之间增加了定向耦合器10，在敏感光纤4末端增加了反射装置11（也可以在光纤端面镀膜实现）。通过耦合器3的光，输入至定向耦合器10，定向耦合器10输出的光进入敏感光纤4，通过敏感光纤4末端的反射装置11，光进行反射，又输入至定向耦合器10，通过定向耦合器10输出至波分复用器件5的输入段，由于反射装置的反射作用，信号光两次经过敏感光纤，使衰减的光信号加倍，其他测量原理与第一种方案相同。

第三种方案：

对于测量精度要求更高的测量或者光源稳定性较差的情况，可以设置参考光路对光源波段进行补偿，抑制光源噪声。如图3所示，在第一种方案的基础上，在第一光源1与耦合器3之间增加一个第一分光器12，第二光源2与耦合器3之间增加一个第二分光器13，采用多通道探测器14代替第一探测器6和第二探测器7，第一分光器12将第一光源1发出的光分为两路，其中一路输入至耦合器3，一路输出至多通道探测器14，第二分光器13将第二光源2发出的光分为两路，其中一路输入至耦合器3，一路输出至多通道探测器14，所述的第一分光器12、第二分光器13为1×2的，光源的光直接输出至多通道探测器14，形成两路参考光路，波长分别为λ₁波段和λ₂波段，参考光路输出功率直接由多通道探测器14接收，然后输出至探测电路8。此时，某一时刻两波长的入射光功率不再是常数，而是随时间变化的

和光纤在为λ₁波段和λ₂波段输出功率分别为P_λ1(t)和P_λ2(t)。则，计算此时光纤的在两波段的总衰减A(t)为：

$A\left(t\right)=A_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)-A_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}=10\lg \left(\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0\left(t\right)}\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}\right)---\left(9\right)$

其中，A_λ1(t)和A_λ2(t)分别为光纤在λ₁波段和λ₂波段的衰减，

和

分别为t时刻两波长的入射光功率，P_λ1(t)和P_λ2(t)分别为t时刻两波长的输出光功率，根据在该温度传感器调试阶段确定的衰减与温度的关系A＝f(T)解调出温度信息T(t)。

综上所述，本发明提出了一种基于光纤辐射致衰减稳定依赖性的双波长差分温度测量***。该发明的特点包括：第一，采用辐照并退火处理的光纤作为温度敏感元件，感应度高，制作简单；与测量中的信号传输光纤采用直接熔接耦合方式，耦合效率高。第二，采用双波长差分测量方案，与单一波长测试方案相比较，增加了测量信号强度的同时，有效抑制了光纤弯曲等引起的光路共模噪声，提高的测量精度。第三，利用光纤辐射致衰减感应温度变化，是一种原理简单的强度调制型温度测量方案，测量敏感性可以通过控制辐照剂量，敏感光纤长度，工作波长等进行选择。第四，该双波长差分测量方案既可以采用图1所示的透射式光路方案，也可以采用图2所示反射式光路，结构灵活，可以根据实际需求选择。第五，根据某些光纤在不同通信波段的温度依赖性相反的研究成果，可以采用例如磷掺杂光纤在两个通信波段（1310nm和1550nm）的相反温度依赖性，选择成熟的通信光电产品作为元器件，成本低，但测量方案不仅限于磷掺杂光纤或者通信波段。第六，该方案可以设置参考光路，抑制光源波动对测量的影响，进一步抑制测量噪声，提高测量精度。最后，本发明提出的一种基于光纤辐射致衰减稳定依赖性的双波长差分温度测量***可以用于石油测井、电路***等应用背景下高精度温度测量。

Claims (8)

1.一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，包括第一光源、第二光源、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源和第二光源发出光输入至耦合器，耦合器对两束光进行耦合，通过通信光纤输出至敏感光纤，通过敏感光纤后，输出至波分复用器件，波分复用器件对输入光进行分离，λ₁波段的光输出至第一探测器，λ₂波段的光输出至第二探测器，第一探测器和第二探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，所述的第一光源和第二光源发出光，某一时刻两波长的入射光功率分别为常数

和

第一探测器和第二探测器的探测功率为P_λ1(t)和P_λ2(t)；则此时光纤在两波长的衰减差值为

$A\left(t\right)=A_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)-A_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^0}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}=10\lg \left(\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^0}\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)}\right)---\left(1\right)$

其中，A_λ1(t)和A_λ2(t)分别为光纤在λ₁和λ₂波段的光衰减，

和

分别为光纤在λ₁和λ₂波段的入射光功率，P_λ1(t)和P_λ2(t)分别为光纤在λ₁和λ₂波段的输出光功率，根据在该温度传感器调试阶段确定的衰减与温度的关系A(t)＝f(T(t))解调出温度信息T(t)。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，所述的敏感光纤为经过辐照并退火处理的光纤，敏感光纤对λ₁和λ₂两个波段的光衰减具有温度依赖性，其中一个波长衰减随温度增加而增加，另一波长的光衰减随温度的增加而降低。

4.一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，包括第一光源、第二光源、耦合器、定向耦合器、敏感光纤、反射装置、波分复用器件、第一探测器、第二探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源和第二光源发出光输入至耦合器，耦合器对两束光进行耦合，输出至定向耦合器，通过至定向耦合器后进入敏感光纤，通过敏感光纤末端的反射装置，光进行反射，又输入至定向耦合器，通过定向耦合器输出至波分复用器件的输入段，波分复用器件对输入光进行分离，λ₁波段的光输出至第一探测器，λ₂波段的光输出至第二探测器，第一探测器和第二探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储。

5.根据权利要求4所述的一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，所述的敏感光纤为经过辐照并退火处理的光纤，敏感光纤对λ₁和λ₂两个波段的光衰减具有温度依赖性，其中一个波长衰减随温度增加而增加，另一波长的光衰减随温度的增加而降低。

6.一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，包括第一光源、第二光源、第一分光器、第二分光器、耦合器、敏感光纤、波分复用器件、多通道探测器、探测电路和计算机；

第一光源发出λ₁波段的光，第二光源发出λ₂波段的光，第一光源发出的光进入第一分光器，然后分为两束，一束输入至耦合器，一束输出至多通道探测器，第二光源发出的光进入第二分光器，然后分为两束，一束输入至耦合器，一束输出至多通道探测器，输出至多通道探测器的两束光形成参考两路参考光路，波长分别为λ₁波段和λ₂波段，参考光路输出功率直接由多通道探测器接收，然后输出至探测电路；

耦合器对两束光进行耦合，通过通信光纤输出至敏感光纤，通过敏感光纤后，输出至波分复用器件，波分复用器件对输入光进行分离，分离为λ₁波段的光和λ₂波段的光，输出至多通道探测器，多通道探测器对两路光信号进行探测，分别得到两路光信号的功率，将功率输出至探测电路，探测电路将探测到的光信号转化为电信号，并且进行滤波放大，输出到计算机，计算机对光纤衰减数据进行处理，解调出温度信息，进行显示和存储。

7.根据权利要求6所述的一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，所述的第一光源、第二光源某一时刻两波长的入射光功率为随时间变化的

和

光纤在为λ₁波段和λ₂波段输出功率分别为P_λ1(t)和P_λ2(t)；则，此时光纤的在两波段的总衰减A(t)为：

$A\left(t\right)=A_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)-A_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)=10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)}-10\lg \frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}=10\lg \left(\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}1}^0\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}1}\left(t\right)}\frac{P_{\mathrm{\&lambda;}2}\left(t\right)}{P_{\mathrm{\&lambda;}2}^0\left(t\right)}\right)---\left(9\right)$

其中，A_λ1(t)和A_λ2(t)分别为光纤在λ₁波段和λ₂波段的衰减，

和

分别为t时刻两波长的入射光功率，P_λ1(t)和P_λ2(t)分别为t时刻两波长的输出光功率，根据在该温度传感器调试阶段确定的衰减与温度的关系A＝f(T)解调出温度信息T(t)。

8.根据权利要求6所述的一种基于光纤辐射致衰减温度依赖性的双波长差分温度测量***，其特征在于，所述的敏感光纤为经过辐照并退火处理的光纤，敏感光纤对λ₁和λ₂两个波段的光衰减具有温度依赖性，其中一个波长衰减随温度增加而增加，另一波长的光衰减随温度的增加而降低。

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