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。
昊衡科技使用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
图(2) 光纤测量温度校准
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%。