CN105181171A - 一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统及方法，属于高炉热风管温度检测技术领域。本发明包括分布式光纤传感器和分布式光纤，分布式光纤缠绕于热风管上；分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号，通过Rayleigh频率跟踪法对激光发射源发出的光源进行中心频率补偿；同时通过双端单路解调法对接收信号进行解调，提取分布式光纤上各测量点的温度值，并输送至处理器对温度数据进行补偿修正。本发明通过环绕在热风管表面的分布式光纤对其表面温度进行多点测量，并采用Rayleigh频率跟踪法补偿光源中心频率漂移，温度测量结果能够真实反应热风管表面温度，有助于提到热风管使用寿命、提高高炉生产率、预防高炉热风管烧穿。

Description

一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统及方法

技术领域

本发明属于高炉热风管温度检测技术领域，特别涉及一种融合分布式光纤传感技术和温度检测技术，主要完成高炉热风管炉体温度信号的测量与传输的检测系统及方法。

背景技术

随着我国节能减排政策的推进，为了优化钢厂生产流程，高炉大型化是一种明显的趋势。热风炉是为高炉炼铁加热鼓风的设备，是炼铁生产过程中的重要设备之一。其中热风管与热风炉的连接部分，及其与热风主管的连接部分容易掉砖，烧红管壳。长期以来，热风管发红一直是影响高炉安全生产的问题之一，国内各炼铁厂都普遍存在类似问题。对热风管表面温度的前期测量，可有效预知热风管运行状况，再通过采取一定措施(强制冷却、休风换管等)即可避免上述问题的发生。

目前，主要采用红外热成像法对热风管表面温度进行测量，但红外热成像法存在测量结果容易受环境因素(温湿度、能见度)影响，成本高，无法在线测量等缺点。光纤温度传感与测量技术是仪器仪表领域重要的发展方向之一，分布式光纤具有柔性弯曲、耐腐蚀、不存在电磁干扰、测温范围宽、灵敏度高等特点，而热风管处在强磁场、腐蚀性气体、粉尘浓度大的环境中。基于分布式光纤的上述特点和热风炉的现场情况，将分布式光纤运用于热风管温度检测是一种理想的选择。

然而，分布式光纤温度传感器系统集光、机、电、计算机于一体，涉及到的因素极为广泛，任何一个环节出问题都会导致整个系统的不稳定。作为一个光电子系统，光源的稳定性首当其冲，传感器系统所处环境温度的变化是造成光源不稳定的主要因素，因为环境温度的变化会导致中心频率的漂移和光源功率的变化，而光源的光谱要涉及到滤波器、探测器和光纤的损耗曲线，如果光源的光谱发生了漂移，轻则将影响到测温的准确性，严重的甚至无法探测到信号，造成系统瘫痪。

又由于分布式光纤温度传感器系统必须安装在热风管所处的现场环境中才能体现出其测温优势，而热风管所处的现场环境受季节、昼夜、高炉工况的影响，温度变化较大。特别是在高炉出铁和正常情况下，环境温度相差高达20℃。所以分布式光纤温度传感器系统要对热风管的表面温度进行准确测量，必须采取措施来补偿光源中心频率的漂移。

现有的技术常采用恒温控制法和温度补偿法来对减小环境温度变化对系统稳定性造成的影响。

(1)所谓恒温控制法将系统的主要部件安装在恒温箱内，使它们在恒温下工作，稳定了电源的输出电压、半导体激光器的波长和输出功率以及放大器的放大倍数，消除了雪崩管增益变化的诱因，从而大大地提高了系统工作的稳定性。而且，恒温箱的箱体材料里层为铜板，外层为不锈钢板，中间为绝热保温层，使得恒温箱具有双层屏蔽，提高了整个系统抗电磁干扰的能力。

(2)所谓温度补偿法是在光纤温度传感器硬件系统内安装一测温传感器，实时测量光纤温度传感器所处的环境温度，用事先设计好的拟合系数对测量结果进行补偿。

拟合系数确定的方法如下：将光纤温度传感器系统放入恒温箱，从0℃开始将恒温箱每隔5℃调整一次温度，直到75℃，分别记录相应的恒温箱的温度数据和分布式光纤传感器测得的Anti-Stokes和Stokes散射光强度比数据，并做最小二乘法拟合，便可得到温度补偿法的拟合系数。

但上述两种方法存在以下缺陷：

1)恒温控制法使系统工作在恒温环境内，对提高系统稳定性具有重要作用，但增加的恒温箱使整个系统结构变复杂、体积变庞大、成本提高。

2)温度补偿法通过拟合系数对测量结果进行修正，对减小环境温度变化对测温结果造成的影响有一定的作用，但当系统更换光纤、光纤耦合器、光滤波器等部件时，事先设计好的拟合系数需要重新标定。所以采用温度补偿法具有光纤互换性差，部件兼容性差等缺点。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明为实现对热风管温度的有效监测，提供了一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统及方法；本发明通过环绕在热风管表面的分布式光纤对其表面温度进行多点测量，并创新的采用Rayleigh频率跟踪法对光源中心频率漂移进行补偿，温度测量结果能够准确、真实的反应热风管表面温度，有助于提到热风管使用寿命、降低焦比、提高高炉生产率、提高风温、预防高炉热风管烧穿。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，包括分布式光纤传感器和分布式光纤，所述的分布式光纤缠绕于热风管上；分布式光纤传感器包括激光发射源、脉冲驱动电路、光纤耦合器、光路选择开关、2个光滤波器、3个光电探测器、高速比较放大器、鉴频器、高速数据采集卡和DSP单元；DSP单元经脉冲驱动电路控制激光发射源发出激光并输送给光纤耦合器；光纤耦合器与光路选择开关电连接，分布式光纤的始端和末端均与光路选择开关相连；所述的光纤耦合器的输出端还连接有第一光滤波器、第二光滤波器和第三光电探测器，第三光电探测器经高速比较放大器与鉴频器相连，鉴频器的输出端分别与第一光滤波器和第二光滤波器的控制端相连；所述的第一光滤波器和第二光滤波器均通过高速数据采集卡与DSP单元连接。

更进一步地，所述的光滤波器采用FP光滤波器。

本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号，通过Rayleigh频率跟踪法对激光发射源发出的光源进行中心频率补偿；同时通过双端单路解调法对接收信号进行解调，提取分布式光纤上各测量点的温度值，并输送至处理器对温度数据进行补偿修正。

更进一步地，利用Rayleigh频率跟踪法对光源进行中心频率补偿的过程为：

背向散射信号通过第三光电探测器转换为光电流信号，光电流信号通过高速比较放大器处理后，输出Rayleigh散射光频率的电压信号，将此电压信号输入到鉴频器中，鉴频器输出电压至第一光滤波器和第二光滤波器的控制端，调整第一光滤波器和第二光滤波器的带宽，达到使光滤波器带宽与光源中心频率相匹配的目的。

更进一步地，所述的双端单路解调法具体过程为：

1)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的始端进入，末端射出，得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ m\·r\left(x_2\right)+2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)+\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\end{array}\right)$

2)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的末端进入，始端射出，得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)-\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ m\·r\left(x_2\right)-2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)-\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\end{array}\right)$

上述两式中，m为光纤感温系数，ε为光纤长度修正系数，v为光在光纤中的传播速度，ΔT为光探测脉冲的宽度，r(x_n)为距始端位移为x_n米处的反斯托克斯光和斯托克斯光强度比，a为常数；

3)对步骤1)和2)所得温度矩阵求算数平均值，得：

$\mathrm{\Γ}\left(T\right)=\frac{{\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)+{\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)}{2}=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+a\\ m\·r\left(x_2\right)+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)+a\end{array}\right)$

该温度矩阵为经过双端单路解调后得到的温度矩阵。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，将分布式光纤测温技术引入到热风管状态监测领域，分布式光纤可与热风管直接紧密接触，测量结果能够真实反映热风管温度，提前预防事故发生，从而减少高炉热风炉维护成本及高炉热风炉休风次数，有助于提高高炉热风炉使用寿命、降低焦比、提高生产率；

(2)本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，由于光纤本身的电绝缘性、几何易变性及其固有的大信号带宽传输等特点，使得光纤温度传感器突破了电温度传感器的限制，可在强电磁干扰的环境中工作，从而为强电磁场干扰等恶劣环境下温度的测量提供了稳定、可靠的手段；

(3)本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，采用Rayleigh频率跟踪法相比于恒温控制法和温度补偿法，可实现对光源中心频率漂移与光滤波器的有效匹配，大大提高了系统对不同温度环境适应能力，大大改善了系统测量的稳定性，降低了系统的体积和成本；

(4)本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，采用双端单路解调法，相比于单路解调方式在测试回路设计上无需增加光缆，在解调效果上大大减小了光纤的损耗系数，提高了温度的测量精度，当需要更换不同的光纤时，也无需对损耗系数进行重新校准和标定。

附图说明

图1为Raman散射的能级示意图；

图2为本发明的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统的组成结构框图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图2，本实施例的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，包括分布式光纤传感器和分布式光纤，所述的分布式光纤缠绕于热风管上；分布式光纤传感器包括激光发射源、脉冲驱动电路、光纤耦合器、光路选择开关、2个光滤波器、3个光电探测器、高速比较放大器、鉴频器、高速数据采集卡和DSP单元；DSP单元经脉冲驱动电路控制激光发射源发出激光并输送给光纤耦合器；光纤耦合器与光路选择开关电连接，分布式光纤的始端和末端均与光路选择开关相连；所述的光纤耦合器的输出端还连接有第一光滤波器、第二光滤波器和第三光电探测器，第一光滤波器和第二光滤波器均采用FP光滤波器，第三光电探测器经高速比较放大器与鉴频器相连，鉴频器的输出端分别与第一光滤波器和第二光滤波器的压电陶瓷控制端相连；所述的第一光滤波器和第二光滤波器均通过高速数据采集卡与DSP单元连接。

本实施例中分布式光纤既作为温度信号的检测传感器，又作为温度信号的传输介质，集信号传感和传输于一体。热风炉是为高炉加热鼓风的设备，高炉热风炉炉体长期暴露在腐蚀性气体及强电磁干扰的环境中。本实施例将分布式光纤测温技术引入到热风管状态监测领域，将分布式光纤紧密缠绕于热风管上，与诸如红外热成像技术等非接触式测温法不同，光纤可与热风管直接紧密接触，测量结果能够真实反映热风管温度，当热风管发生管壳烧红、漏风，甚至管壳烧穿事故时，可及时进行声光报警有效避免事故的发生，从而减少高炉热风炉维护成本及高炉热风炉休风次数，有助于提高高炉热风炉使用寿命、降低焦比、提高生产率。

且由于光纤的可折挠、电绝缘性好、柔性弯曲、大信号带宽传输、耐腐蚀和电磁干扰等特性，作为温度的传感和传输介质可长期工作于强电磁场干扰，强腐蚀等恶劣环境下，突破了电温度传感器的限制，为强电磁场干扰等恶劣环境下温度的测量提供了稳定、可靠的手段。

基于分布式光纤的上述特点和热风炉的现场情况可知，将分布式光纤运用于热风管温度检测是一种理想的选择。然而，正如背景技术所分析的，由于分布式光纤温度传感器系统必须安装在热风管所处的现场环境中才能体现出其测温优势，而热风管所处的现场环境受季节、昼夜、高炉工况的影响，温度变化较大。环境温度的变化又会导致光源中心频率的漂移和功率的变化，而这轻则将影响到测温的准确性，严重的甚至无法探测到信号，造成系统瘫痪。

针对上述存在的问题，本实施例创新的提出了新的光源中心频率补偿法：Rayleigh频率跟踪法以及新的信号解调方法：双端单路解调法。即分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号，通过Rayleigh频率跟踪法对激光发射源发出的光源进行中心频率补偿；同时通过双端单路解调法对接收信号进行解调，提取分布式光纤上各测量点的温度值，并输送至处理器对温度数据进行补偿修正，将修正后的温度通过工业以太网接口发送至上位机，并对修正后温度数据进行在线显示和异常报警提示。

下面将对Rayleigh频率跟踪法和双端单路解调法的原理进行具体分析：

光束在介质中传播时，部分光线偏离原方向分散传播的现象称为光的散射。光的散射根据形成原因不同可以分为Rayleigh散射，Brillouin散射和Raman散射等，其分布如图1所示。其中Rayleigh散射的频率与入射光的频率一致，且在所有散射光中，Rayleigh散射光所占的比例是最高的，约为90％。Rayleigh散射光强度大，便于检测。测量出Rayleigh散射光的频率，也即确定了入射光源的中心频率。

本实施例基于上述原理，将散射光通过第三光电探测器转换为光电流信号，光电流信号通过高速比较放大器即可输出Rayleigh散射光频率的电压信号，将此电压信号输入到鉴频器中，鉴频器是输出电压和输入信号频率相对应的电路，鉴频器的输出电压接到第一光滤波器和第二光滤波器的压电陶瓷控制端，即可调整第一光滤波器和第二光滤波器的带宽，从而达到使光滤波器带宽与光源中心频率相匹配的目的。

本实施例通过上述方法可实现对光源中心频率漂移与光滤波器的有效匹配，相比于恒温控制法和温度补偿法，大大提高了系统对不同温度环境适应能力，大大改善了系统测量的稳定性，降低了系统的体积和成本。

本实施例使用双端单路解调法的原理分析如下：

Raman散射光就是由斯托克斯(Stokes)光和反斯托克斯(Anti-Stokes)光组成的。其波长的偏移由光纤组成元素的固定属性决定，因此Raman散射光的强度与温度有关，Raman散射光的强度可由光纤耦合器中的传感器转换成电流信号来线性表示，其关系公式如下：

Stokes散射光强度：

$Q_s=A_s\·I_s=\frac{A_s}{{\mathrm{\λ}}_s^4}(\frac{1}{e^{h\·c\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\γ}/k\·T}-1}+1)---\left(1\right)$

Anti-Stokes散射光强度:

$Q_a=A_a\·I_a=\frac{A_a}{{\mathrm{\λ}}_a^4}(\frac{1}{e^{h\·c\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\γ}/k\·T}-1}+1)---\left(2\right)$

式中，I_s和I_a分别为传感器转换出来的Stokes和Anti-Stokes电流值，λ_s和λ_a分别为Stokes和Anti-Stokes光波长；A_s和A_a分别为Stokes和Anti-Stokes光强度计算的实验拟合系数；h为普朗克常数；c为真空中的光速；k为玻尔兹曼常数；Δγ为偏移波数；T为绝对温度。

为了消除光信号在光纤弯曲、接头处传输产生的损耗对测量结果的影响，提高测温准确度，对Anti-Stokes光和Stokes光分别进行采集，利用两者强度的比值解调温度信号。由于Anti-stokes光对温度更为灵敏，因此将Anti-Stokes光作为信号通道，Stokes光作为比较通道，则两者之间的强度比为：

$r\left(T\right)=\frac{Q_a}{Q_s}=\frac{A_a}{A_s}{\left(\frac{{\mathrm{\λ}}_s}{{\mathrm{\λ}}_a}\right)}^4\·e^{-h\·c\·\mathrm{\Δ}\mathrm{\γ}/k\·T}---\left(3\right)$

对式(3)进行泰勒展开并舍去高阶导数项，可知，r(T)与测量点的绝对温度T成线性与关系，T与r(T)的函数关系可简化为：

T＝mr(T)+a(4)

式中，m为光纤感温系数，由光纤的材质决定，a为常数，参数a和m可通过以下实验得到：将分布式光纤放入恒温箱，从0℃开始将恒温箱每隔20℃调整一次温度，分别记录相应的恒温箱的温度数据和分布式光纤传感器测得的Anti-Stokes和Stokes散射光强度比数据，并做最小二乘法拟合，便可得到参数a和参数m的值。

如果从光脉冲进入光纤时开始计时，则不同时刻t在注入端收到的散射回波信号便表征着该信号是由距注入端为L处的光纤所反映：

$L=\frac{v\·t}{2}---\left(5\right)$

式中，L为产生散射的位置，v为光在光纤中的传播速度，t为从光脉冲进入光纤到接收到回波信号的时间差。

设光探测脉冲的宽度为ΔT，由式(5)可知，光纤上各探测点与起始点的距离可表示为：

X＝[x₁x₂...x_n]^T＝[v·ΔT2v·ΔT...n·v·ΔT]^T(6)

由式(4)和式(6)，得光纤上各探测点的温度可表示为：

$\mathrm{\Γ}\left(T\right)=mR\left(X\right)+aI=\left(\begin{array}{c}m\·r(v\·\mathrm{\Δ}T)+a\\ m\·r(2v\·\mathrm{\Δ}T)+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r(n\·v\·\mathrm{\Δ}T)+a\end{array}\right)---\left(7\right)$

式中，r(n·v·ΔT)为回波信号时间差为n·v·ΔT时刻的反斯托克斯光和斯托克斯光强度比；

考虑到Raman信号在沿光纤传输过程中的损耗，在式(7)的基础上引入距离修正矩阵：Ζ_l＝[ε·x₁ε·x₂...ε·x_n]^T，式(7)可写成：

$\mathrm{\Γ}\left(T\right)=mR\left(X\right)+aI+Z_l=\left(\begin{array}{c}m\·r(v\·\mathrm{\Δ}T)+a\\ m\·r(2v\·\mathrm{\Δ}T)+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r(n\·v\·\mathrm{\Δ}T)+a\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}\mathrm{\ϵ}\·x_1\\ \mathrm{\ϵ}\·x_2\\ \·\\ \·\\ \·\\ \mathrm{\ϵ}\·x_n\end{array}\right)$

$=\left(\begin{array}{c}m\·r(v\·\mathrm{\ΔT})+\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ m\·r(2v\·\mathrm{\ΔT})+2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r(n\·v\·\mathrm{\ΔT})+\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\end{array}\right)---\left(8\right)$

式中，ε为光纤长度修正系数，由光纤制作工艺和材质决定，不同的光纤，修正系数不一样。用户更换光纤或光缆后必须重新定标，为了克服这个缺点，引入双端单路解调法，具体操作为：

控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的始端进入，末端射出，此时光在光纤中的传播方向是从始端到末端(正方向)，设其传播速度为v，由式(8)可得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ m\·r\left(x_2\right)+2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)+\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\end{array}\right)---\left(9\right)$

控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的末端进入，始端射出，此时光在光纤中的传播方向是从末端到始端(反方向)，则其传播速度为-v，由式(8)可得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)-\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ m\·r\left(x_2\right)-2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)-\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\Δ}T+a\end{array}\right)---\left(10\right)$

对式(9)和式(10)所得温度矩阵作算数平均值，则：

$\mathrm{\Γ}\left(T\right)=\frac{{\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)+{\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)}{2}=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+a\\ m\·r\left(x_2\right)+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)+a\end{array}\right)---\left(11\right)$

由式(11)可看出：双端单路解调方式对光从正反两个方向传输所得到的温度矩阵求算术平均值，由于正反两个方向测量都是在同一根光纤上进行，光纤长度修正系数ε是一样的，ε·n·v·ΔT项经过算术平均处理后被抵消。本实施例通过采用双端单路解调法来抵消光源功率的变化对测量稳定性造成的影响，相比于单路解调方式在测试回路设计上无需增加光缆，在解调效果上大大减小了光纤的损耗系数，提高了温度的测量精度，当需要更换不同的光纤时，也无需对损耗系数进行重新校准和标定。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，其特征在于：包括分布式光纤传感器和分布式光纤，所述的分布式光纤缠绕于热风管上；分布式光纤传感器包括激光发射源、脉冲驱动电路、光纤耦合器、光路选择开关、2个光滤波器、3个光电探测器、高速比较放大器、鉴频器、高速数据采集卡和DSP单元；DSP单元经脉冲驱动电路控制激光发射源发出激光并输送给光纤耦合器；光纤耦合器与光路选择开关电连接，分布式光纤的始端和末端均与光路选择开关相连；所述的光纤耦合器的输出端还连接有第一光滤波器、第二光滤波器和第三光电探测器，第三光电探测器经高速比较放大器与鉴频器相连，鉴频器的输出端分别与第一光滤波器和第二光滤波器的控制端相连；所述的第一光滤波器和第二光滤波器均通过高速数据采集卡与DSP单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的热风管温度检测系统，其特征在于：所述的光滤波器采用FP光滤波器。

3.一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，其特征在于：分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号，通过Rayleigh频率跟踪法对激光发射源发出的光源进行中心频率补偿；同时通过双端单路解调法对接收信号进行解调，提取分布式光纤上各测量点的温度值，并输送至处理器对温度数据进行补偿修正。

4.根据权利要求3所述的一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，其特征在于：利用Rayleigh频率跟踪法对光源进行中心频率补偿的过程为：

背向散射信号通过第三光电探测器转换为光电流信号，光电流信号通过高速比较放大器处理后，输出Rayleigh散射光频率的电压信号，将此电压信号输入到鉴频器中，鉴频器输出电压至第一光滤波器和第二光滤波器的控制端，调整第一光滤波器和第二光滤波器的带宽，达到使光滤波器带宽与光源中心频率相匹配的目的。

5.根据权利要求4所述的一种基于分布式光纤的热风管温度检测方法，其特征在于：所述的双端单路解调法具体过程为：

1)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的始端进入，末端射出，得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\\ m\·r\left(x_2\right)+2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)+\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\end{array}\right)$

2)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关，使入射光从分布式光纤的末端进入，始端射出，得分布式光纤上各测量点的温度矩阵：

${\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)-\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\\ m\·r\left(x_2\right)-2\mathrm{\ϵ}\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·r\left(x_n\right)-\mathrm{\ϵ}\·n\·v\·\mathrm{\ΔT}+a\end{array}\right)$

上述两式中，m为光纤感温系数，ε为光纤长度修正系数，v为光在光纤中的传播速度，ΔT为光探测脉冲的宽度，r(x_n)为距始端位移为x_n米处的反斯托克斯光和斯托克斯光强度比，a为常数；

3)对步骤1)和2)所得温度矩阵求算数平均值，得：

$\mathrm{\Γ}\left(T\right)=\frac{{\mathrm{\Γ}}_1\left(T\right)+{\mathrm{\Γ}}_2\left(T\right)}{2}=\left(\begin{array}{c}m\·r\left(x_1\right)+a\\ m\·r\left(x_2\right)+a\\ \·\\ \·\\ \·\\ m\·\left(x_n\right)+a\end{array}\right)$

该温度矩阵为经过双端单路解调后得到的温度矩阵。