嵌入式光纖光柵測溫裝置的製作方法
2023-05-08 20:37:01
專利名稱：嵌入式光纖光柵測溫裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖測量技術，特別是涉及一種嵌入式光纖光柵測溫裝置的技術。
背景技術：
相比於傳統測量手段，光纖測量技術具有無可比擬的優越性，其傳感器和傳輸通 道都是以光纖為材料，靠測量雷射的特徵變化來表徵測量對象的特性，由於光纖的材料是 玻璃纖維，其耐壓耐腐蝕穩定性高，且不受電磁幹擾影響，具有壽命長、精度高、原材料便宜 且豐富的特點。光纖光柵測溫技術是光纖測量技術中的一種，特別適用於高壓、易燃等高危 場合的測溫。現有的光纖光柵測溫裝置都是採用工控機加光纖光柵解調儀進行測溫的，測溫時 先通過光纖光柵解調儀測量出指定光柵的反射光波長，然後通過串口或乙太網將測量出的 反射光波長傳輸到工控機，由工控機進一步分析處理後得出最終測量溫度值。現有光纖光 柵測溫裝置的缺陷在於1)工控機體積比較大，在某些場合無法安裝；2)抗幹擾能力較差， 難以在電力系統等工作環境較差，且對電磁兼容性能要求高的場合使用；3)可靠性較差，如 工控機的風扇、通訊口等極易發生故障。
發明內容
針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種體積 小，抗幹擾能力強，可靠性高，能在電力系統等工作環境較差，且對電磁兼容性能要求高的 場合使用的嵌入式光纖光柵測溫裝置。為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特徵 在於包括殼體，安裝在殼體上的顯示屏、鍵盤、接口插座及多個光纖連接件，安裝在殼體內 的微處理器、光纖光柵解調模塊；
所述接口插座上設有串行通信連接件、乙太網連接件及多個告警信號連接件； 所述微處理器設有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數據交換接口及 多個告警信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接口經一 串行通信晶片連接到串行通信連接件，其數據交換接口連接到乙太網連接件，其各告警信 號輸出口經繼電器分別連接到各告警信號連接件；
所述光纖光柵解調模塊包括雷射源、分光器、光纖可調諧濾波器、光譜標準具、光電轉 換器、模數轉換器；
所述光纖可調諧濾波器設有光入射口和光出射口，其光入射口經光纖連接雷射源； 所述光譜標準具設有一個光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉換器設有多個光入 射口和多個電信號輸出口；
所述分光器設有一個光入射口和多個分光出射口，其中一個分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經光纖連接到光纖可調諧濾波器的光出射 口，其光譜具接口經光纖連接到光譜標準具的光入射口，其各傳感器接口經光纖分別接到各光纖連接件，並經光纖分別接到光電轉換器的各個光入射口，各光纖連接件經光纖各接 一光柵傳感器；
所述模數轉換器設有多個模擬信號輸入口、一個數位訊號輸出口，其各個模擬信號輸 入口分別連接到光譜標準具的電信號輸出口及光電轉換器的各電信號輸出口，其數位訊號 輸出口連接到微處理器的信號輸入口。本發明提供的嵌入式光纖光柵測溫裝置，利用分光器將雷射源提供的光束分成多 路，利用光譜標準具為測測提供參照光譜，利用光電轉換器和模數轉換器將光信號轉換為 電信號傳遞給微處理器，通過測量光波的波長與參照光譜的波長之間的比較計算機測量溫 度，各主要部件均內置於殼體內，能有效屏蔽外部幹擾，且體積小巧，能在電力系統等工作 環境較差，且對電磁兼容性能要求高的場合使用，可靠性也較高。
圖1是本發明實施例的嵌入式光纖光柵測溫裝置的結構框圖。
具體實施例方式以下結合
對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限 制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。如圖1所示，本發明實施例所提供的一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特徵在於 包括殼體(圖中未示)，安裝在殼體上的顯示屏(圖中未示)、鍵盤(圖中未示)、接口插座2及 多個光纖連接件(圖中未示)，安裝在殼體內的微處理器1、光纖光柵解調模塊；
所述接口插座2上設有串行通信連接件、乙太網連接件及三個告警信號連接件，所 述三個告警信號連接件分別為異常信號連接件、一級越限信號連接件、二級越限信號連接 件；
所述微處理器1設有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數據交換接口 及三個告警信號輸出口，其三個告警信號輸出口分別為異常信號輸出口、一級越限信號輸 出口、二級越限信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接 口經一串行通信晶片(圖中未示)連接到串行通信連接件，其數據交換接口連接到乙太網連 接件，其異常信號輸出口經繼電器連接到異常信號連接件，其一級越限信號輸出口經繼電 器連接到一級越限信號連接件，其二級越限信號輸出口經繼電器連接到二級越限信號連接 件；
所述光纖光柵解調模塊包括雷射源3、分光器4、光纖可調諧濾波器5、光譜標準具6、光 電轉換器7、模數轉換器8;
所述光纖可調諧濾波器5設有光入射口和光出射口，其光入射口經光纖連接雷射源3 ； 所述光譜標準具6設有一個光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉換器7設有多個光 入射口和多個電信號輸出口；
所述分光器4設有一個光入射口和多個分光出射口，其中一個分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經光纖連接到光纖可調諧濾波器5的光出 射口，其光譜具接口經光纖連接到光譜標準具6的光入射口，其各傳感器接口經光纖分別 接到各光纖連接件，並經光纖分別接到光電轉換器7的各個光入射口，各光纖連接件經光纖各接一光柵傳感器9 ；
所述模數轉換器8設有多個模擬信號輸入口、一個數位訊號輸出口，其各個模擬信號 輸入口分別連接到光譜標準具6的電信號輸出口及光電轉換器7的各電信號輸出口，其數 字信號輸出口連接到微處理器1的信號輸入口。本發明實施例中，所述顯示屏是解析度為320X240的工業液晶顯示屏，所述鍵盤 是8鍵鍵盤，所述雷射源是型號為ASE-C-M-G-13的雷射發生器，所述光纖可調諧濾波器的 型號為FFP-TF2 Tunable Filter，所述光譜標準具的型號為Mag-ID，所述分光器的型號為 FSM/0DF116，所述光電轉換器的型號為MAX3735A，所述模數轉換器的型號為ADC08D1000， 所述微處理器的型號為TMS320C6000，所述光柵傳感器為光纖布拉格光柵。本發明實施例的使用方法如下
先將光柵傳感器放置在測溫環境中，再利用雷射源發射雷射束，雷射束經光纖可調諧 濾波器濾去雜波後輸入分光器，由分光器分成多路後從各分光出射口射出，其中一路進入 光譜標準具，另外幾路進入各光柵傳感器；
光譜標準具對接收到的光束進行光譜分析後，輸出包含有光譜信息的模擬電信號給模 數轉換器；
進入各光柵傳感器的光束由各光柵傳感器反射到光電轉換器的各個光入射口，在經過 各光柵傳感器所在的測溫環境時，在測溫環境的溫度影響下，各光柵傳感器內的光波波長 會發生變化，光電轉換器將接收到的每一路光束轉換為與其光波波長相對應的模擬電信號 後發送給模數轉換器；
模數轉換器將收到的各路模擬電信號轉換為數位訊號後發送給微處理器，微處理器將 來自各光柵傳感器的信號與來自光譜標準具的包含有光譜信息的信號進行波長比對，並根 據比對結果計算出測溫環境的溫度，微處理器計算出測溫環境的溫度後分別通過其視頻接 口將計算結果輸出到顯示屏顯示，通過串行通信接口發送到串行通信連接件，通過數據交 換接口發送到乙太網連接件。本發明實施例中，在測溫前可通過鍵盤預先向微處理器輸入異常告警閾值、一級 越限告警閾值及二級越限告警閾值，微處理器計算出測溫環境的溫度後，將計算結果與各 閾值分別比較，當計算結果超出異常告警閾值時即輸出一個異常信號到異常信號連接件， 當計算結果超出一級越限告警閾值時即輸出一個一級越限信號到一級越限信號連接件，當 計算結果超出二級越限告警閾值時即輸出一個二級越限信號到二級越限信號連接件。本發明實施例使用時，可通過乙太網連接件連接並輸出測溫結果到外部計算機， 也可通過串行通信連接件連接並輸出測溫結果到外部計算機或其它串行通信設備，異常信 號連接件、一級越限信號連接件及二級越限信號連接件可分別連接警示燈或蜂鳴器等具有 警示功能的設備。
權利要求
1. 一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特徵在於包括殼體，安裝在殼體上的顯示屏、鍵 盤、接口插座及多個光纖連接件，安裝在殼體內的微處理器、光纖光柵解調模塊； 所述接口插座上設有串行通信連接件、乙太網連接件及多個告警信號連接件； 所述微處理器設有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數據交換接口及 多個告警信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接口經一 串行通信晶片連接到串行通信連接件，其數據交換接口連接到乙太網連接件，其各告警信 號輸出口經繼電器分別連接到各告警信號連接件；所述光纖光柵解調模塊包括雷射源、分光器、光纖可調諧濾波器、光譜標準具、光電轉 換器、模數轉換器；所述光纖可調諧濾波器設有光入射口和光出射口，其光入射口經光纖連接雷射源； 所述光譜標準具設有一個光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉換器設有多個光入 射口和多個電信號輸出口；所述分光器設有一個光入射口和多個分光出射口，其中一個分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經光纖連接到光纖可調諧濾波器的光出射 口，其光譜具接口經光纖連接到光譜標準具的光入射口，其各傳感器接口經光纖分別接到 各光纖連接件，並經光纖分別接到光電轉換器的各個光入射口，各光纖連接件經光纖各接 一光柵傳感器；所述模數轉換器設有多個模擬信號輸入口、一個數位訊號輸出口，其各個模擬信號輸 入口分別連接到光譜標準具的電信號輸出口及光電轉換器的各電信號輸出口，其數位訊號 輸出口連接到微處理器的信號輸入口。
全文摘要
一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，涉及光纖測量技術領域，所解決的是提高抗幹擾能力及可靠性的技術問題。該裝置包括安裝在殼體內的微處理器、光纖光柵解調模塊；所述光纖光柵解調模塊包括雷射源、分光器、光纖可調諧濾波器、光譜標準具、光電轉換器、模數轉換器；所述分光器的光入射口經光纖可調諧濾波器連接雷射源，其一個分光出射口連接到光譜標準具的光入射口，其它分光出射口各接一光柵傳感器，並分別接到光電轉換器的各個光入射口；所述模數轉換器的各模擬信號輸入口分別連接到光譜標準具的電信號輸出口及光電轉換器的各電信號輸出口，其數位訊號輸出口連接到微處理器的信號輸入口。本發明提供的裝置，能在對電磁兼容性能要求高的場合使用。
文檔編號G01K11/32GK102109392SQ20101057707
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者楊浩贇 申請人:上海申瑞電力科技股份有限公司