2 温度场测量系统的设计
2．1 测量系统的硬件设计
    分布式光纤测温系统主要由脉冲激光器、光纤放大器、光纤定向耦合器、滤波器、光电检测器、放大器、数据采集与处理电路、信息处理显示(计算机)、敏感光纤、恒温箱等组成，其系统结构框图如图1所示。

    各部分的功能如下：脉冲激光器的主要作用是为系统提供光脉冲；光纤放大器对弱光信号进行放大，提高信号强度；光纤耦合器将光信号按照设计要求耦合进光纤，并将返回的散射光信号按事先确定的比例耦合到光处理通路中；滤波器分离出斯托克斯光和反斯托克斯光，滤除瑞利后向散射光；光电检测器将接收到的光信号转换成相应的电信号为信息处理电路提供输入；放大器将微弱的电信号进行放大，以便进行A／D转换；数据采集与处理电路主要完成对光信号的A／D转换及信号的相关处理；计算机将数据进行分析和显示处理，并与数据采集电路进行通信。其中，光纤耦合器、滤波器和光电检测器等关键部件放置在恒温箱中(恒温200℃)。
    温度场测量系统的工作过程如下：在计算机和数据采集电路的控制下，脉冲激光器发出光脉冲信号，光脉冲信号通过光纤放大器放大后经定向耦合器耦合到传感光纤中，传感光纤则置身于重质油温度场中。在传感光纤中传播的光脉冲，其传播过程中各点位置上引发的散射光(拉曼散射光中的斯托克斯和反斯托克斯)中的后向散射部分再次经过光纤传输通道进入定向耦合器耦合到接收通道。通过光学滤波后，滤掉能量相对较强的瑞利后向散射光，分离出载有温度信息的反斯托克斯光和斯托克斯光，分别送光电检测器进行光电信号的转换。再经过放大后，送到数据采集与处理电路进行A／D转换及信号的相关处理，并将处理后的信息送入计算机进行分析处理和显示。
2．2 测量系统的软件设计
    系统的软件主要包括数据采集与处理端软件和计算机端软件。其中，数据采集与处理端软件主要负责实现信号的采集，目前这方面的技术已经十分成熟，这里不再赘述。本系统的计算机端软件采用的是NI公司的LabVIEW进行开发，主要实现温度场测试系统的控制、系统设置及温度场分布图显示等功能，软件界面如图2所示。

3 温度场测量系统的实验设计
    根据结构框图1构建测量系统，脉冲光源选用国产大光腔大功率半导体激光器，入纤峰值功率达110 W，脉冲宽度为50 ns，中心波长为1 550 nm，偏移量小于2 nm；耦合器分光比是50：38：12，目的是减少光损耗；滤波器采用镀膜光学滤波片，并多片叠加使用以降低泵浦光的干扰，滤波器的波长偏移量小于5 nm；光电检测器要求带宽为80 MHz，选用C30902E/C30724E；放大器必须是高增益、宽带、低噪声的放大器，选用轨到轨运放AD8552；光纤传感器是由线性分布光纤温度传感器和分布光纤点式绕组温度传感器组成；数据采集电路的A/D转换器采用高速8位A/D转换器AD9048来实现，最高采样速率为35MSPS。
    将自行设计的温度场测量系统进行温度标定后，在对重质油热采时的温度场进行时，将光纤分布在隔热管内，可实现长度约为1 400 m的温度场测量。经过验证发现，该温度场测量系统设计方法独特，系统的空间分辨率达到了1 m，测温精度达到了O.5℃，可以满足重质油热采时的温度场测量的要求。

4 结 语
    分布式光纤测温系统作为一种目前正在兴起的测温领域的新技术，优势十分明显，不但在高尖领域得到应用，而且在传统的工业领域被迅速推广。该系统特别适用于对大面积、多点的连续实时性的温度场测量要求，完全可以凭借其独特的材料及形态上的优点去取代大部分传统的测温系统。目前，我国石油行业对于分布式光纤测温系统的使用和研发正处于起步阶段，但可预知，随着制作技术的日益成熟和器件性能的不断提高，分布式光纤测温系统必将在石油开采等领域中得到更为广泛的应用。