一種基於碼分otdr的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置的製作方法
2023-07-01 23:49:11 1
專利名稱：一種基於碼分otdr的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及長距離分布式的溫度檢測，具體是一種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。
背景技術：
分布式光纖傳感器系統(DistributedOptical Fiber Raman TemperatureSensor，簡稱DTS)發明於八十年代中期。十多年來，技術日趨成熟，國內外研製了產品並開始應用於油庫、油輪、危險品倉庫、冷庫、大型貨輪、軍火庫等溫度報警；各種大、中型變壓器、發電機組的溫度分布測量，熱保護和故障診斷；地下和架空高壓電力電纜的熱檢測與監控；火力發電所的配管溫度、供熱系統的管道、輸油管道的熱點檢測；化工原料、照相材料及油料生產過程在線動態檢測；高層建築、智能大廈、橋梁、高速公路等在線動態檢測；航空、航天飛行器的在線動態檢測。這些應用已成為光纖傳感技術和檢測技術的發展趨勢。
DTS採用光纖作傳感元件，而不是採用傳統的溫度感應元件，最大優點是允許在單一傳感器上進行數千點的溫度監測。其工作原理是基於光時域反射技術(Optical TimeDomain Reflectometry,簡稱OTDR),這一技術原理是當脈衝光源傳輸經過一光纖時,在光纖中將發生散射。散射方向任意，包括返回到光源的方向(後向拉曼散射)。當光纖處的環境溫度發生改變時，後向散射光的光強會發生變化，因此，通過測量返回的散射光強即可確定光纖附近的環境溫度狀況。基於拉曼散射的分布式光纖測溫系統是目前世界上最先進、最有效的連續分布式溫度監測系統。它能夠實時準確的監測光纖周圍的溫度的變化。但是在長距離監測系統中，由於拉曼散射的光信號很微弱，很容易被噪聲信號淹沒，影響了監測的性能和範圍。因此為了實現長距離的監測，以往的辦法是提高脈衝光源的輸出功率，但這種做法會大大的增加成本。
實用新型內容本實用新型目的是針對現有技術的不足，如脈衝光的功率有限，再加上成本的考慮，而提供一種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。本實用新型是在傳統的測溫方案基礎上在脈衝光源上利用255位S編碼(simplex codes)技術，將編碼後的脈衝光信號進入OTDR中，能夠改善在分布式溫度監測中的拉曼背向散射信號的接受性能，同時還增加了離散式光放大器進行脈衝光源的光輸出功率放大，使得光源的輸出功率能提升6dB的增益，從而能夠有效準確的實現40km以上的監測範圍，而且不會增加過多的成本。實現本實用新型的技術方案是—種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，由碼分OTDR脈衝光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數轉換器，數位訊號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP),計算機和監測光纖組成。碼分OTDR脈衝光源與離散式光放大器連接，離散式光放大器與隔離器連接，隔離器與分路器連接，分路器與監測光纖、帶通濾波器連接，帶通濾波器與光接收器連接，光接收器與跨阻抗放大器連接，跨阻抗放大器與模數轉換器連接，模數轉換器與DSP連接，DSP與計算機連接。本方案的主要關鍵部分是在於利用碼分OTDR和離散式光放大技術，來提高監測的長度，既能降低成本，而且整個監測效果非常好。
圖I是本實用新型的一種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置的整體示意圖。圖2是本實用新型在分路器和監測光纖之間添加光開關後的整體示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明。實施例I :如圖I所示本實用新型由碼分OTDR脈衝光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，跨阻抗放大器，模數轉換器，DSP，計算機和監測光纖組成。由於標準的EDFA光放大器在慢瞬態效應中可能會出現波形失真，因此在本方案中選用的是低噪聲離散式光放大器，可以避免波形失真，而且能達到6dB的淨增益。當碼分OTDR脈衝光源發出的脈衝光，進入離散式光放大器進行放大，然後通過隔離器，避免光反射回到光源，接著進入分路器後連接監測光纖。當監測光纖的局部環境溫度發生改變，此時在光纖中產生的背向反斯託克斯光會顯著加強，通過帶通濾波器後進入APD,進行光電轉換，然後進行運放處理，模數轉換，在DSP進行數據的疊加與運算，把處理好的數據發送到計算機中。在方案中的分路器也可以使用光環行器來替代。離散式的光放大器也可以由其他類型的放大器能替代，但是在採用其他的類型放大器確保不會導致波形失真。實施例2:如圖2所示在本方案中還可以在分路器和監測光纖之間添加光開關，能夠擴展多通道的監測光纖線路，並實現多通道的溫度監測。其餘同實施例I。
權利要求1.一種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特徵是該裝置由碼分OTDR脈衝光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數轉換器，數位訊號處理，計算機和監測光纖組成，其中碼分OTDR脈衝光源與離散式光放大器連接，離散式光放大器與隔離器連接，隔離器與分路器連接，分路器與監測光纖、帶通濾波器連接，帶通濾波器與光接收器連接，光接收器與跨阻抗放大器連接，跨阻抗放大器與模數轉換器連接，模數轉換器與DSP連接，DSP與計算機連接。
2.按照權利要求I所述的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特徵在於，分路器由光環行器替換。
3.按照權利要求I或2所述的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特徵在於，在分路器和監測光纖之間添加光開關。
專利摘要本實用新型公開了一種基於碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。由碼分OTDR脈衝光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數轉換器，數位訊號處理，計算機和監測光纖組成。本實用新型是在傳統的測溫方案基礎上在脈衝光源上利用255位S編碼技術，將編碼後的脈衝光信號進入OTDR中，能夠改善在分布式溫度監測中的拉曼背向散射信號的接受性能，同時還增加了離散式光放大器進行脈衝光源的光輸出功率放大，使得光源的輸出功率能提升6dB的增益，從而能夠有效準確的實現40km以上的監測範圍，而且不會增加過多的成本。
文檔編號G01K11/32GK202757708SQ20122045129
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者王國華 申請人:光傳感有限公司