DE3688373T2

DE3688373T2 - Temperaturmessung.

Info

Publication number: DE3688373T2
Application number: DE8888201309T
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Walton Bibby
Original assignee: National Power PLC
Current assignee: National Power PLC
Priority date: 1985-02-01
Filing date: 1986-01-21
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2006-01-22
Also published as: EP0300529B1; EP0300529A1; DE3688373D1; GB8502558D0; GB8600715D0; GB2170595B; EP0190001B1; GB2170595A; CA1265938A; EP0190001A2; US4767219A; GB2170593A; EP0190001A3; ATE44096T1; GB2170593B; ATE88810T1; DE3664001D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperaturmessung.
Bei einem bekannten Verfahren zur Temperaturmessung, wie in WO84/04439 (CEGB) offenbart, werden kurze Lichtimpulse in ein Ende des Lichtleiter-Temperaturfühlelements geschickt und anschließend wird die Intensität des rückgestrahlten Lichtes an der Stelle des Zuführendes des Lichtleiters oder in dessen Nähe gemessen.
Der Empfangszeitpunkt des rückgestrahlten Lichtes an der Detektierstelle bezüglich der Eingangsimpulszuführzeit hängt davon ab, in welchem Abstand von der Impulseingangsstelle die Streuung stattfindet, und deshalb kann die Temperatur an verschiedenen Stellen entlang dem Lichtleiterfühlelement durch Erfassen dieser Zeitverzögerung gemessen werden.
Das Spektrum des rückgestrahlten Lichtes umfaßt eine Hauptkomponente bei oder nahe der Wellenlänge des Eingangsimpulses aufgrund von Rayleigh-, Mie- und Brillouin-Streuung, und enthält auch schwächere Komponenten mit signifikant längeren oder kürzeren Wellenlängen gemäß der Stoke'schen bzw. Anti- Stoke'schen Raman-Streuung. Es können auch fluoreszierende Komponenten mit längerer Wellenlänge im rückgestrahlten Licht auftreten.
In GB-A-2 140 554 wird ein mit optischer Zeit-Abstands-Reflexionsmessung (optical time domain reflectometry, OTDR) arbeitendes Temperaturmeßverfahren beschrieben, in welchem die Rayleigh- und Mie- und Brillouin-Wellenlängen aus dem rückgestrahlten Licht herausgefiltert werden, während die Stoke'schen und Anti-Stoke'schen Raman-Wellenlängen einer Detektier- und Verarbeitungsvorrichtung zugeführt werden, welche daraus die Temperatur an der Stelle, von welcher das Licht zurückgestreut wurde, errechnet.
Dieses bekannte Verfahren verwendet Eingangsimpulse einer einzigen Wellenlänge, wobei die Temperaturmessung durchgeführt wird mittels Errechnen des Verhältnisses der rückgestrahlten Lichtintensität bei Stoke'scher und Anti-Stoke'scher Raman- Wellenlänge.
Wie offenbart, wird ein Laser, z. B. ein Halbleiter-Laser, als Eingangsimpulsquelle verwendet, während ein Dichromator verwendet wird, um die nötige Filterung des rückgestrahlten Lichtes zu bewirken, wobei der Dichromator die Stoke'schen bzw. Anti-Stoke'schen Raman-Wellenlängen zwei getrennten Detektoren zuführt.
Dieses bekannte Verfahren und Gerät hat eine Anzahl von Nachteilen.
Zum ersten ist die Effizienz des Dichromators, oder anderer Einrichtungen, die verwendet werden, um die nötige Filterung des rückgestreuten Lichtes zu bewirken, und die Ansprechempfindlichkeit der Detektoren, die zum Feststellen der Intensität verwendet werden, unterschiedlich für die Stokes- und Anti-Stokes-Raman-Wellenlängen.
Zum zweiten wird bei den bekannten Geräten der wahrscheinliche Unterschied in der Abschwächung des rückgestreuten Lichtes durch den Lichtleiter bei Stokes- und Anti-Stokes-Wellenlängen nicht berücksichtigt, wobei diese Abschwächung das Intensitätsverhältnis, während das rückgestreute Licht entlang des Lichtleiters zurückkehrt, progressiv verändern wird. Die Veränderung des Verhältnisses entspricht einem Fehler in der Temperaturmessung und wird mit Zunahme des Abstandes zwischen dem Eingangsende des Lichtleiters und der Stelle der Streuung und der Temperaturmessung zunehmen.
Zum dritten kann Fluoreszenz im Leiter bei Wellenlängen länger als die Rayleigh-gestreute Wellenlänge erzeugt werden, wobei die Fluoreszenz die Messung der Stokes-Raman-gestreuten Lichtintensität stören kann.
Zum vierten kann die Anti-Stokes-Raman-gestreute Lichtintensität bei sehr niedrigen Temperaturen zu niedrig sein, um ein adäquates Signal vom Detektor zur Verwendung in der Bestimmung des Temperaturmeßverhältnisses zu erzeugen.
Entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Temperaturmessung vorgesehen, bei dem Eingangslichtimpulse in ein Temperaturfühlelement geschickt werden, ein Referenzteil des Temperaturfühlelements auf bekannter Temperatur gehalten wird, die Intensität von an dem Referenzteil und an einer Stelle des Elements, an dem die Temperatur gemessen werden soll, gestreutem Licht gemessen wird und Temperatur an dieser Stelle aus den detektierten Intensitäten hergeleitet wird.
Das Verfahren dieser Erfindung hat den Vorteil, daß es die Notwendigkeit der Messung der spektralen Ansprechfunktionen der verwendeten Vorrichtung oder der Eingangsimpulsintensitäten als Teil einer Anfangskalibrierung der Vorrichtung vermeidet. Solche Messungen haben den Nachteil, daß sie unbequem sind, speziell wenn Komponenten später eingestellt oder ausgetauscht werden müssen, und daß das Risiko von Kalibrierungsfehlern besteht, wenn die spektrale Ansprechfunktion oder die Eingangsimpulsintensitäten sich ändern, durch Altern der Komponenten oder andere Ursachen.
Sowohl Raman-, als auch Brillouin-vorwärts- oder rückwärtsgestreutes Licht kann bei solchen Verfahren verwendet werden.
Entsprechend einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Temperaturmessung vorgesehen, mit einem Temperaturfühlelement; Mitteln, um Eingangsimpulse fortlaufend in das Element zu schicken; Mitteln, um ein Referenzteil des Fühlelements auf einer bekannten Temperatur zu halten; Auswahlmitteln, die angeordnet sind, um gestreutes Licht von dem Element zu empfangen; einer Intensitätsdetektoreinrichtung, der das gestreute Licht mittels der Auswahlmittel zugeführt wird und die im Betrieb Ausgangssignale erzeugt; und eine Verarbeitungseinrichtung, der die Außensignale zugeführt werden und die im Betrieb eine Messung der Temperatur einer Position in dem Element von den Ausgangssignalen, die dieser Position und dem Referenzteil entsprechen, herleitet.
Diese Erfindung wird nun anhand eines Beispiels mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, welche ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Vorrichtung darstellt, die zum Ausführen des Verfahrens der Erfindung verwendet wird.
Die Vorrichtung umfaßt zwei Quellen 1 und 2 mit monochromatischen Licht der Wellenlängen λ&sub1; bzw. λ&sub2;.
Andererseits kann auch eine einzige Quelle, die auf zwei Wellenlängen abstimmbar ist, verwendet werden. Lichtimpulse der Quellen 1 und 2 werden in ein Ende des langgestreckten Lichtleiters 3 (Lichtleitfaser) hineingeschickt, welcher als Temperaturfühlelement dient, mittels eines dichroitischen Strahlenteilers 7, welcher Licht der Wellenlänge λ&sub1; von der Quelle 1 überträgt und Licht der Wellenlänge λ&sub2; von der Quelle 2 reflektiert, eines teilweise reflektierenden Strahlenteilers 8, und eines teilweise reflektierenden Strahlenteilers 9.
Rückgestrahltes Licht vom Leiter 3 wird teilweise durch den Strahlenteiler 9 reflektiert durch einen Monochromator 5 oder eine äquivalente Filtervorrichtung, welche nur Licht der Wellenlänge λ&sub3; einem Intensitätsdetektor 6 zuführt. Das verbleibende rückgestreute Licht wird auch teilweise durch den Strahlenteiler 8 zu einem Intensitätsdetektor 4 reflektiert. Die Detektoren 4 und 6 erzeugen Ausgangssignale, die die zugeführte Lichtintensität anzeigen, wobei die Ausgangssignale einer Verarbeitungseinrichtung 10 zugeführt werden, die im Betrieb daraus eine Temperaturmessung liefert, wie im folgenden beschrieben wird.
Der Lichtleiter 3 ist so angeordnet, daß er sich über einen Weg, entlang dem die Temperaturmessungen vorgenommen werden sollen, erstreckt. Eine bekannte Stelle 11 wird entlang dem Leiter auf einer bekannten Temperatur gehalten, um die Möglichkeit zum Durchführen einer Referenzrechnung für Temperaturmessungen an anderen Stellen entlang dem Leiter 3 vorzusehen, wie im folgenden beschrieben wird.
Impulse der Quellen 1 und 2 werden fortlaufend in den Leiter 3 und die Vorrichtung, die verwendet wird, um die optische Zeitabstandsreflexionsmessung (OTDR) in Kombination mit der Raman- Spektroskopietechnik durchzuführen, hineingeschickt in Übereinstimmung mit den folgenden Grundbegriffen.
Die Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2; und werden so gewählt, daß:
1/λ&sub1;-1/λ&sub3; = 1/λ&sub3;-1/λ&sub2; = ν (1)
wobei ν die in Wellenzahlen-Einheiten ausgedrückte Stoke-Verschiebung des Stokes-Raman-gestreuten Lichtes ist, das aus einem Eingangsimpuls der Wellenlänge λ&sub1; hervorgeht, der in den Leiter geschickt wurde.
Somit liefert der Detektor 6 fortlaufend ein Ausgangssignal, das die Intensität des Stokes-Raman-rückgestreuten Lichtes der Wellenlänge λ&sub3; anzeigt, das von Eingangsimpulsen der Wellenlänge λ&sub1; hergeleitet ist, und ein Ausgangssignal, das die Intensität des Anti-Stokes-Raman-rückgestreuten Lichtes der Wellenlänge λ&sub3; anzeigt, das von Eingangsimpulsen der Wellenlänge λ&sub2; hergeleitet ist. Gleichzeitig liefert der Detektor 4 Ausgangssignale, die die Intensität des gesamten rückgestreuten Lichtes, hauptsächlich von Rayleigh-Streuung, bei den Wellenlängen λ&sub1; bzw. λ&sub2;2 für die Eingangsimpulse, anzeigen.
Die Zeitabhängigkeit der Ausgangssignale der Detektoren 4 und 6 in Bezug auf die Eingangsimpulse wird in Übereinstimmung mit herkömmlichen OTDR-Techniken verwendet, um die Stelle entlang dem Leiter 3 zu bestimmen, von welcher das rückgestreute Licht empfangen wurde, und somit die Stelle, an der die Temperatur gemessen wurde.
Die Raman-gestreute Lichtintensität im Leiter 3, entweder Stokes oder Anti-Stokes verschoben, ändert sich mit der Temperatur des Leiters in bekannter Weise (siehe "Raman Spectroscopy" von D.A. Long, 1977).
Das Verhältnis der gestreuten Lichtintensitäten ändert sich exponentiell entsprechend dem Reziproken der absoluten Temperatur an der Streustelle, bei Streuung mit einer gegebenen Raman-Verschiebung ν. Die Ausgangssignale des Detektors 6, die der Anti-Stokes- oder Stokes-Streuung von den jeweiligen Eingangsimpulsen entsprechen, können deshalb verwendet werden, um eine Anzeige der Temperatur der Streustelle im Leiter vorzusehen. Wie in herkömmlichen OTDR-Messungen entspricht die Zeitabhängigkeit der Raman-Signale der räumlichen Abhängigkeit der Raman-Streuung im Leiter, so daß die Ausgangssignale vom Detektor 6 verwendet werden können, um die Temperaturverteilung entlang dem Leiter herzuleiten.
Um genaue, quantitative Messungen der Temperatur vorzusehen, statt lediglich Anzeigen von Temperaturänderungen, ist es notwendig, die Ausgangssignale vom Detektor in einer geeigneten Weise zu verarbeiten.
In konventioneller Raman-Streuungstemperaturmessung wird ein Eingangsimpuls einer einzigen Wellenlänge λ verwendet und die Anti-Stokes und Stokes-Raman-gestreuten Intensitäten werden mit verschiedenen Wellenlängen λa bzw. λs gemessen.
Wenn die Wellenlängen im Verhältnis stehen gemäß der Gleichung:
1/λa - ν = 1/λ = 1/λs + ν (2)
(entsprechend der gleichen Anti-Stokes- und Stokes-Verschiebungen, ν) ist das Temperaturabhängigkeitsverhältnis R(T) der Intensitäten gegeben durch:
R(T) = Ia/Is = (λs/λa)&sup4; exp (-hcν/kT) (3)
wobei Ia, Is die Anti-Stokes- und Stokes-Intensitäten,
h die Planck Konstante,
k die Boltzmann Konstante,
c die Lichtgeschwindigkeit,
ν die Raman-Verschiebung in Wellenzahleneinheiten
und
T die absolute Temperatur bedeuten.
Jedoch hängen die Ausgangssignale, die Ia und Is entsprechen, von der spektralen Ansprechfunktion der Meßausrüstung ab. Das gemessene Verhältnis M(T) des Anti-Stokes-Signals, dividiert durch das Stokes-Signal wird sich im allgemeinen vom Ia/Is- Intensitätsverhältnis durch einen unbekannten Faktor, z. B. F, unterscheiden, der ermittelt werden muß, bevor die Temperatur gemäß obiger Gleichung (3) hergeleitet werden kann.
In dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung werden zwei Eingangsimpulswellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; verwendet und deren Anti- Stokes- und Stokes-Raman verschobenen Intensitäten werden mit einer gemeinsamen Wellenlänge λ&sub3; gemessen. Da beide Raman-gestreuten Lichtintensitäten mit der gleichen Wellenlänge λ&sub3; durch den gleichen Detektor 6 gemessen werden, ist es nicht nötig, die spektrale Ansprechfunktion des Monochromators und des Detektors zu wissen.
Beim Vergleich der Raman-Signale, um eine Temperaturmessung zu erhalten, müssen die jeweiligen Intensitäten I&sub1; und I&sub2; der Eingangsimpulse der Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; in Betracht gezogen werden. Die Signale vom Detektor 4 entsprechen diesen beiden Intensitäten, aber auch hier wird das gemessene Verhältnis der Signale vom tatsächlichen Verhältnis der Intensitäten entsprechend der Spektral-Empfindlichkeitsfunktion der Vorrichtung, im besonderen des Detektors 4, sich unterscheiden. Diese Schwierigkeit wird durch das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung vermieden, durch Halten des Bereiches 11 des Leiters 3 auf einer bekannten absoluten Temperatur R und Durchführen von rückgestreuten Lichtmessungen an diesen "Referenzstellen" im Leiter, genauso wie an den Stellen, wo die Temperatur gemessen werden soll.
Für herkömmliche Raman-Streuungsmessung ist das gemessene Verhältnis M(R) für die Referenzstelle gegeben durch
M(R) = F·R(R) (4)
und für eine andere "Meßstelle" bei einer unbekannten Temperatur T:
M(T) = F·R(T) (5)
Aus Gleichung (3) kann gezeigt werden, daß:
1/T = 1/R - (k/hcν) ln (M/(T)/M(R)) (6)
so daß die unbekannte Temperatur aus R, ν fundamentalen physikalische Konstanten und den gemessenen Raman-Signal-Verhältnissen an den "Referenz-" und "Meß"-Stellen im Leiter hergeleitet werden kann. Der Wert von F muß explizit ermittelt werden.
In dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung werden anstelle der Verwendung von Signalen vom Detektor 4, die den Eingangsimpulsintensitäten I&sub1; und I&sub2; entsprechen, das gemessene Verhältnis S der Stokes-rückgestreuten Signale von den "Meß"- und "Referenz"-Stellen im Leiter und das gemessene Verhältnis A der Anti-Stokes-rückgestreuten Signale von den gleichen "Meß"- und "Referenz"-Stellen verwendet.
Die Temperatur kann berechnet werden aus der Beziehung:
1/T = 1/R - (k/hcν) ln (A/S) (7)
wobei
A = Va(m)/Va(r) und S = Vs(m)/Vs(r),
wobei V das Signal von Detektor 6 bezeichnet, das der Anti- Stokes-(a) oder Stokes-(s)-Streuung von der Meß-(m) oder Referenz-(r) Stelle im Leiter entspricht.
Nur Signale vom Detektor 6 sind nötig, um die Temperatur auf diese Weise herzuleiten.
Somit umfassen für die herkömmlichen Raman-spektroskopieverfahren die Verhältnisse Signale, die verschiedenen Wellenlängen λa, λs entsprechen, und Arten der Streuung (Stokes oder Anti-Stokes), aber an der gleichen Stelle im Leiter, während mit dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung die Verhältnisse Signale, die der gleichen Wellenlänge λ&sub3; entsprechen, und Arten der Streuung umfassen, aber für verschiedene Stellen im Leiter (die Referenz- und die Meß-Stellen).
Bis jetzt wurde implizit angenommen, daß Lichtschwächung durch den Leiter keine Auswirkungen auf die Temperaturmessungen hat, ausgenommen durch Verringerung der Lichtintensitäten, welche die Messung der Signale erschweren können.
Jedoch dürfte es im allgemeinen der Fall sein, daß die Lichtschwächung durch den Leiter von der Wellenlänge des Lichtes abhängen wird, und daß sie für die gestreuten Wellenlängen λa und λs oder die Eingangsimpulswellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; unterschiedlich sein wird, und zwar sowohl beim herkömmlichen Raman-Spektroskopieverfahren, als auch bei dem beschriebenen Verfahren. Diese spektralen Schwächungsunterschiede werden die Verhältnisse der gestreuten Intensitäten um einen Faktor ändern, der sich entsprechend dem zunehmenden Abstand zur Streustelle ändert. Der Effekt bewirkt einen systematischen Temperaturfehler, welcher mit zunehmenden Abstand zunimmt, wenn die Leitereigenschaften über seine Länge konstant sind.
Wie zuvor bestünde eine Möglichkeit, diese Schwierigkeit zu beheben, darin, der spektrale Schwächungscharakteristik des Leiters vor der Verwendung im Rahmen einer Anfangskalibrierung zu messen. Alternativ kann ein spezieller Leiter gewählt werden, der bei den relevanten Wellenlängen gleiche Abschwächungen aufweist. Jedoch haben diese Maßnahmen die gleichen praktischen Unannehmlichkeiten wie oben beschrieben: Die Auswechslung von Sensoren ist nicht ohne Rekalibrierung oder spezielle Wahl möglich und es besteht ein Fehlerrisiko durch unerkannte Änderungen der spektralen Abschwächung.
Mit der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung dieser Erfindung können spektrale Abschwächungseffekte im Leiter gemessen werden, durch Ausnützung der gesamten Rayleigh-Rückstreuungssignale (entsprechend den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2;), die vom Detektor 4 erhalten werden, wie bei OTDR Abschwächungsmessungen üblich. Geeignete Korrekturen können dann an den Anti- Stokes- und Stokes-Rückstreusignalen vom Detektor 6 vorgenommen werden, bevor in der Verarbeitungseinrichtung 10 die Temperaturverteilung entlang der Leiter hergeleitet wird.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Verfahren Raman-Streuung verwendet wird, ist es auch möglich, Brillouin-gestreutes Licht in gleicher Weise zu verwenden.
Die jeweiligen Intensitäten des Anti-Stokes und Stokes verschobenen, Brillouin-gestreuten Lichtes in einem Leiter sind ebenfalls exponentiell abhängig von der absoluten Temperatur, so daß:
Ia/Is = esp(-hcν/kT) (8)
wobei Ia, Is die Anti-Stokes und Stokes Brillouin Intensitäten sind und ν nun die Brillouin-Wellenzahlverschiebung ist (der λa/λs-Faktor kann unberücksichtigt bleiben, da die Brillouin- Verschiebung klein ist, typischerweise 1 cm 1).
Die jeweiligen Intensitäten des Brillouin-gestreuten Lichtes können deshalb verwendet werden, um die Temperaturverteilung entlang eines Lichtleiters oder die Durchschnittstemperatur eines Lichtleiters, zu messen, mittels zu den beschriebenen analoger Verfahren, zur Verwendung von Raman-gestreutem Licht.
Die spektrale Analysevorrichtung muß eine entsprechend höhere spektrale Auflösung aufweisen, welche z. B. durch Verwendung eines Fabry-Perot-Interferometers erreicht werden kann. Die Lichtquellen 1 und 2 müssen außerdem ausreichend monochromatisch sein, wie z. B. ein Ein-Mode-Laser.
Die Verwendung von Brillouin-gestreutem Licht ist vorteilhaft zur Messung von sehr niedrigen Temperaturen, bei denen die Intensität des Anti-Stokes-Raman-gestreuten Lichtes zu niedrig werden könnte, um adäquate Ausgangssignale vorzusehen.
Die sehr kleinen Unterschiede der Quellen und gestreuten Wellenlängen eliminieren außerdem jeden Effekt der spektralen Abschwächungsunterschiede im Leiter 3.
Obwohl in den oben beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen Eingangsimpulse mit zwei verschiedenen Wellenlängen verwendet werden, ist die Verwendung einer Referenzstelle-Temperaturmessung im Leiter auch vorteilhaft, wenn herkömmliche Verfahren verwendet werden, die eine einzige Eingangs-Impulswellenlänge verwenden, da auch hier die Notwendigkeit, die spektrale Ansprechfunktion die Vorrichtung zu messen, vermieden wird.
Einige Lichtleiter sind dafür bekannt, daß sie fluoreszieren. Fluoreszenz ist ein allgemeines Problem in der Raman-Spektroskopie, da es die Messung des Stokes-verschobenen Ramangestreuten Lichtes stören kann, weil beide bei längeren Wellenlängen liegen, als die Eingangs-Impulswellenlänge.
Beim Durchführen von Temperaturmessungen unter Verwendung eines Lichtleitersensors und Raman-Streuung ist es möglich, Störungen durch Fluoreszenz zu vermeiden, indem man nur Anti- Stokes-gestreutes Licht zum Durchführen der Temperaturmessungen verwendet, da signifikante Fluoreszenz bei Wellenlängen, die länger als die des Eingangsimpulses ist, auftritt.
Das Verhältnis von zwei Anti-Stokes-gestreuten Intensitäts- Signalen, die bei verschiedenen Anti-Stokes-Wellenzahlverschiebungen gemessen wurden, kann verwendet werden, da die Temperaturabhängigkeiten bei verschiedenen Wellenzahlverschiebungen gut bekannt sind. Für die Kalibrierung muß man jetzt den Raman-Querschnitt des Lichtleitermaterials bei verschiedenen Raman-Verschiebungen kennen, aber dies kann, wie auch die anderen spektralen Kalibrierungsfaktoren, eliminiert werden mittels zusätzlicher Messungen an Referenzstellen im Leiter bei einer bekannten Temperatur, wie oben beschrieben. Andererseits kann das Verhältnis eines Anti-Stokes-gestreuten Intensitätssignals und eines Rayleigh-gestreuten Intensitätssignals verwendet werden, um die Korrektur für Abschwächungseffekte im Leiter zu liefern.
Wie oben erläutert, ist die Verwendung von Brillouin-gestreuten Licht für Temperaturmeßzwecke vorteilhaft für die Messung sehr niedriger Temperaturen, bei denen die Intensität des Anti-Stokes Raman-gestreuten Lichtes zu niedrig sein könnte, um adäquate Ausgangssignale für die Verarbeitung zu liefern.
Die Verwendung von Brillouin-gestreutem Licht weist den weiteren Vorteil auf, daß die sehr kleinen Unterschiede in der Wellenlänge zwischen den Eingangsimpulsen und dem gestreuten Licht den Effekt der spektralen Abschwächungsunterschiede im Leiter wesentlich reduzieren.
Die Verwendung der Brillouin-Streuung von Eingangsimpulsen zweier verschiedener Wellenlängen wurde oben erläutert.
Jedoch kann auch die Brillouin-Streuung von Eingangsimpulsen einer einzigen Wellenlänge verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Temperaturmessung, bei dem Eingangs- Lichtimpulse in ein Temperaturfühlelement (3) geschickt werden, ein Referenzteil (11) des Temperaturfühlelements (3) auf bekannter Temperatur gehalten wird, die Intensität von an dem Referenzteil (11) und an einer Stelle des Elements (3), an dem die Temperatur gemessen werden soll, gestreutem Licht gemessen wird und Temperatur an dieser Stelle aus den detektierten Intensitäten hergeleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete gestreute Licht rückgestreut ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete gestreute Licht vorwärts gestreut ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete gestreute Licht Raman gestreut ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete gestreute Licht Brillouin gestreut ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse die gleiche Wellenlänge aufweisen.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine längliche, optische Faser als Temperaturfühlelement verwendet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß gestreutes Licht von dem Element (3) einem Intensitätsdetektor (4) zugeführt wird, der ein Intensitätssignal erzeugt, das die Intensität des zugeführten gestreuten Lichts anzeigt, wobei das Intensitätssignal bei der Herleitung der Temperaturmessungen zum Kompensieren von Lichtschwächungseffekten in dem Element verwendet wird.

9. Vorrichtung zur Temperaturmessung mit einem Temperaturfühlelement (3); Mitteln (1, 2) um Eingangsimpulse fortlaufend in das Element (3) zu schicken; Mitteln, um einen Referenzteil (11) des Fühlelements (3) auf einer bekannten Temperatur zu halten; Auswahlmitteln (8, 9), die angeordnet sind, um gestreutes Licht von dem Element (3) zu empfangen; eine Intensitätsdetektoreinrichtung (6), der das gestreute Licht mittels der Auswahlmittel (9) zugeführt wird und die im Betrieb Ausgangssignale erzeugt; und eine Verarbeitungseinrichtung (10), der die Ausgangssignale zugeführt werden und die im Betrieb eine Messung der Temperatur an einer Position in dem Element (3) von den Ausgangssignalen, die dieser Position und dem Referenzteil entsprechen, herleitet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, weiter umfassend eine Intensitätsdetektoreinrichtung (4), der gestreutes Licht mittels der Auswahlmittel (8) zugeführt wird und die im Betrieb die Intensitätssignale erzeugt.