。
[0049] 如圖3所示，一種優(yōu)選的測溫光纜敷設方式是：在文物遺址上方設置支撐網(wǎng)300， 將測溫光纜301固定在支撐網(wǎng)300上。所述支撐網(wǎng)300可以使用抗拉力比較強的繩子（如： 大力馬繩）編織成，四周懸掛重物303或者固定在所述文物遺址外圍。所述測溫光纜301 通過扎帶捆綁在所述支撐網(wǎng)300上。
[0050] 通過在文物遺址的上方設置支撐網(wǎng)300,不會破壞文物遺址表面，更有利于保護文 物遺址。
[0051] 敷設測溫光纜時，為了對文物遺址的溫度進行全面監(jiān)測，可以采用"梳狀"敷設的 方式，將測溫光纜均勻敷設在待測溫區(qū)域，如圖3中的301，對于重點監(jiān)測區(qū)域可以采用"光 纜繞環(huán)"的方式進行敷設，如圖3中的302所示。
[0052] 下面結(jié)合一個具體例子來詳細描述采用本申請公開的文物遺址溫度的監(jiān)測系統(tǒng) 對文物遺址的溫度進行監(jiān)測的過程。
[0053] 本申請的實施例中，光源發(fā)出的光的波長是1550納米，波長是1550納米的脈沖光 在光纖中傳輸時，在光纖任何位置均會自發(fā)發(fā)生拉曼散射效應，產(chǎn)生波長是1663納米的斯 托克斯脈沖光，同時產(chǎn)生波長是1450納米的反斯托克脈沖光。本申請的實施例中光源發(fā)出 的脈沖光的重復頻率是ΙΟΚΗζ。
[0054] 如圖5所示，本申請實施中的文物遺址的溫度監(jiān)測系統(tǒng)進行溫度測量包括以下步 驟：
[0055] 步驟510,采集預先敷設在所述文物遺址待監(jiān)測區(qū)域的測溫光纜在傳輸光脈沖時 產(chǎn)生的散射光；
[0056] 步驟520,提取所述測溫光纜輸入的散射光中的信號光和參考光；
[0057] 步驟530,對所述信號光和參考光分別進行光電轉(zhuǎn)換得到所述信號光對應的電信 號和所述參考光對應的電信號；
[0058] 步驟540,根據(jù)所述信號光對應的電信號和所述參考光對應的電信號進行計算，獲 得所述待監(jiān)測區(qū)域各點的溫度值；
[0059] 步驟550,顯示所述待監(jiān)測區(qū)域各點的溫度值。
[0060] 在步驟510,啟動光源按照預設的頻率發(fā)射光脈沖后，光波分復用器將光源發(fā)射的 光脈沖輸入標定光纖，使光脈沖依次沿標定光纖和預先敷設在文物遺址待監(jiān)測區(qū)域的測溫 光纜傳輸。
[0061] 伴隨著光脈沖的傳輸，在標定光線、測溫光纜的各個位置，會產(chǎn)生背向傳輸?shù)纳⑸?光。在步驟520中，光波分復用器接收沿測溫光纜和標定光纖傳輸?shù)纳⑸涔?，并提取其中?信號光和參考光分別輸入至光電探測模塊。
[0062] 在步驟530中，光電探測模塊對接收的信號光和參考光進行轉(zhuǎn)換處理，分別得到 信號光對應的電信號和參考光對應的電信號。
[0063] 在步驟540中，采集模塊采集信號光對應的電信號和參考光對應的電信號，分別 進行累加、平均處理，得到標定光纖的信號光對應的電信號和參考光對應的電信號、測溫光 纜的信號光對應的電信號和參考光對應的電信號。具體方法如下：采集模塊在每一個脈沖 周期中會采集標定光纖、測溫光纜中各個位置的信號光對應的電信號和參考光對應的電信 號，并對每個采樣點（對應測溫光纜的不同位置）在不同的脈沖周期的信號光電信號進行 累加、對每個采樣點在不同的脈沖周期的參考光電信號進行累加，然后，再對幾個周期采集 的電信號進行平均計算，得到標定光纖或測溫光纜中某一采樣點的信號光的電信號和參考 光的電信號，用于解調(diào)該采樣點的溫度值。
[0064] 上述步驟540中，信號處理模塊根據(jù)標定光纖的溫度值、標定光纖的信號光對應 的電信號和參考光對應的電信號、測溫光纜的信號光對應的電信號和參考光對應的電信號 計算測溫光纜10中某一采樣點的溫度值；根據(jù)對電信號的采樣速率計算每個采樣點之間 的距離，當前采樣點的采樣序號與所述每個采樣點之間的距離的乘積即為所述當前采樣點 對應的所述測溫光纜的位置。其中，標定光纖是設置在監(jiān)控室內(nèi)的傳感主機里的一段測溫 光纖，其溫度值可以近似等于室溫，為了精確測量，優(yōu)選通過鉑電阻測溫模塊獲得。測溫光 纜10某一點的溫度就是待監(jiān)測區(qū)域相應位置處的溫度。
[0065] 上述步驟540中，信號處理模塊根據(jù)標定光纖的溫度值、標定光纖的信號光對應 的電信號和參考光對應的電信號、測溫光纜的信號光對應的電信號和參考光對應的電信號 計算測溫光纜中某一采樣點的溫度值，具體方法如下：信號處理模塊根據(jù)采集模塊發(fā)送的 標定光纖的溫度轉(zhuǎn)換得到的電信號、鉑電阻測溫模塊測量得到的標定光纖的溫度值、和采 集模塊發(fā)送的測溫光纜的溫度轉(zhuǎn)換得到的電信號計算得到測溫光纜的溫度值。其中，采集 模塊發(fā)送的標定光纖對應的電信號包括：反斯托克斯光（即本申請中使用的信號光）信號 vas。和斯托克斯光（即本申請中使用的參考光）信號vs。;采集模塊發(fā)送的測溫光纜對應的 電信號包括：反斯托克斯光信號vasl和斯托克斯光信號Vsl。分別計算標定光纖的信號功率 比^化）= > 和測溫光纜的信號功率比4?) = ￥，根據(jù)標定光纖的信號功率比、測溫 匕減 'Sl 光纜的信號功率比和鉑電阻測溫模塊測量得到的標定光纖的溫度值T。，計算測溫光纜的溫 度值
[0066] 光纖散射理論和光電轉(zhuǎn)化放大理論，光纖的信號功率比如下：
[0067] R0 (T〇) =Cexp[~hΔv/ (kT0)]公式⑴；
[0068] ^ 〇\) =Cexp[_hΔvAkl\)]公式（2);
[0069] 其中C為與溫度無關、與光纖散射和光電轉(zhuǎn)化放大有關的常數(shù)項，h為普朗克常 數(shù)，Av為光纖聲子的振動頻率13. 2THz，K為玻爾茲曼常數(shù)。根據(jù)上述公式（1)和（2)，可 以得出標定光纖和測溫光纜的信號功率比的關系可以用公式（3)表示：
[0070]
[0071] 根據(jù)公式（3)，推導出求解1\的公式為：
[0072]
[0073] 其中，T。為標定光纖的溫度，Μ?\)為測溫光纜的信號光和參考光功率的比值， R〇(T。）為標定光纖的信號光和參考光功率的比值，h為普朗克常數(shù)，△ν為光纖聲子的振動 頻率13. 2THz，K為玻爾茲曼常數(shù)。
[0074] 上述步驟540中，信號處理模塊根據(jù)電信號的采樣速率和該采樣點的采樣序號計 算該采樣點對應的所述測溫光纜的位置，具體方法如下：
[0075] 當激光脈沖在光纖中傳輸時，在光纖任何位置處均產(chǎn)生后向傳輸?shù)睦⑸涔狻?在時域里，入射光經(jīng)背向散射返回到光纖入射端所需的時間為t，光脈沖在光纖中所走過的 路程為2L，則2L=Vt，其中，v為光在光纖中傳播的速度?！?f，c為真空中的光速，η為 η 光纖的折射率。根據(jù)公式（4)可以計算出在t時刻測量到的背向散射離光纖入射端的距離L〇
[0076]
[0077] 通過測量接收到的信號光和參考光的時間，根據(jù)上述公式（4)即可計算出接收到 的信號光在測溫光纜中產(chǎn)生拉曼散射效應的位置，即文物遺址待測區(qū)域的具體位置。
[0078] 本實施例中，為了計算方便，不測量時間t，而是采用以下方法計算：
[0079] 根據(jù)采集模塊中采樣卡的采樣率，確定采集一個采樣點的時間間隔，并根據(jù)公式 (4)計算出采樣點之間的距離L(即散射光在采集兩個采樣點之間的時間間隔內(nèi)傳輸?shù)木?離），進一步根據(jù)當前的采樣點序號就可以計算出當前采樣點對應的光纖中位置。例如：采 集的第1個采樣點的散射光對應的光纖的位置就是從光纖入射端開始的第一個L段；采集 的第2個采樣點的散射光對應的光纖的位置就是從光纖入射端開始的第二個L段，......... 以此類推。根據(jù)采集的采樣點的序號和相鄰采樣點之間的距離就可以計算出該采樣點