一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置的製作方法

2023-11-04 16:51:52

專利名稱：一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及分布式光纖溫度傳感設備的技術領域，具體的說是一種環路探測型型分 布式光纖溫度傳感裝置。
背景技術：
光纖溫度傳感裝置主要用於交通、建築、電力、煤礦、石化等行業，其作用是對這些重 要的場所進行實時溫度監控。它對與保證工業系統設備正常運行，保障生命和財產的安全起 著重要的作用。
現有的光纖溫度傳感裝置是由雷射驅動器、雷射器、同步控制器、耦合器、參考光纖、 濾光器、光電探頭、信號放大器、數據採集器和計算機組成。其工作原理為雷射器連續不 斷地向探測光纜中發射雷射，雷射在光纜中傳輸過程中會發生後向散射，由於喇漫光譜對溫 度是敏感的，通過耦合器和濾光器將後向散射光中的喇漫光譜分離出來，再經過光電轉換和 信號放大處理後進行數據採集，然後再將採集到的數據送往數據處理器計算機進行處理計算， 最終得出溫度數據。
在分布式光纖溫度傳感系統中，由於監測現場環境的惡劣和突發事件，往往會導致光纖 的斷裂；同時由於測量距離比較長，雷射衰減的原因會造成探測光纜末段精確度下降。現有 的方法存在的缺陷和不足如下
1) 只從探測光纜的一端進行測量，測量精度在探測光纜的末端比較差；
2) 若探測光纜斷裂，斷裂後的部分將無法測量到；
3) 由於雷射衰減的原因會造成探測光纜首尾測量不一致的情況； 故仍然需要對現有分布式光纖溫度傳感設備的內部結構進行進一步改進。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，該裝 置從環路探測光纜的兩端進行測量，提高了系統的測量精度；從兩端進行測量，雙向測量自 動校準，不但保證了首尾測量的一致性，還提高了測量精度；當探測光纜斷裂後仍然可以準 確測量探測光纖的各部分。克服了現有技術中存在的缺點和不足。
為解決上述問題，本實用新型採用如下技術方案 一種環路探測型分布式光纖溫度傳感 裝置，其主要包括雷射器，雷射器的輸入端與雷射驅動器的輸出端連接，雷射驅動器的輸入 端與同步控制器的輸出端連接，同步控制器的輸入端與數據處理器的輸出端連接，雷射器的 輸出端耦合器輸入端連接，耦合器的輸出端與光路切換器和濾光器的輸入端連接；光路切換器的兩個輸出端分別連接一條探測光纖的兩端；濾光器的輸出端連接光電轉換器的輸入端， 光電轉換器的輸出端與放大器的輸入端連接，放大器的輸出端與數據採集器的輸入端連接， 數據採集器的輸出端與數據處理器的輸入端連接；數據處理器與計算機連接。
其特徵在於所述的光路切換器，它的輸入端連接耦合器的輸出端，且受數據採集器的 控制，按指令把耦合器輸出端的光路在環路探測光纜的1號埠和2號埠之間切換；其中， 2號埠和1號埠是一條探測光纜的2個埠；當數據採集器接到開始工作的指令後先將光 路切換到1號埠，採集整條探測光纜返回的數據，然後將採集到的數據送給數據處理器； 然後光路切換器將光路切換到2號埠，再次採集整條探測光纜返回的數據，將採集到的數 據送給數據處理器；數據處理器接受到從環路探測光纜兩端測得的數據後，對數據進行計算 處理；然後光路切換器再將光路切換到1號埠，採集處理信號；如此循環，最終得出溫度 數據在計算機上以曲線的形式顯示出來。
作為本實用新型的優選方案之一，所述數據採集器按一定周期驅動光路切換器，在該周 期內裝置正好處理好若干次採集到的數據。
本實用新型公開了一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，其與傳統的光纖測溫傳感 裝置相比本實用新型有如下優點和積極效果
1、 從探測光纜的兩端進行測量，提高了系統的測量精度；
2、 若探測光纜斷裂，斷裂後仍然可以從兩端進行測量，不會造成斷裂後的部分將無法測 量到的情況；
3、 從兩端進行測量，雙向測量自動校準，保證了首尾測量的一致性；

圖l為本實用新型結構示意圖2為本實用新型中光路切換器結構示意圖。
圖3為本實用新型工作原理流程具體實施方式
下面結合具體實施例對技術方案的實施作進一步的詳細描述
本實用新型涉及一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，它主要包括雷射器3，雷射器 3與雷射驅動器2的輸出端連接，雷射驅動器2的輸入端與同步控制器1的輸出端連接，同步 控制器1的輸入端與數據處理器13的輸出端連接;雷射器3的輸出端耦合器4的輸入端連接， 4耦合裝置4的輸出端與光路切換器9和濾光器5的輸入端連接；濾光器5的輸出端連接光電 轉換器6的輸入端連接，光電轉換器6的輸出端與放大器7的輸入端連接，放大器7的輸出 端與數據採集器8的輸入端連接，數據採集器8的輸出端與數據處理器16的一輸入端連接； 所述光路切換器9的輸入端連接耦合器4、且受數據採集器8的控制，按指令把耦合器4中的 光信號送入1號埠或2號埠 ；其中，2號埠和1號埠是一條環路探測光纜的2個埠； 數據採集器8接到開始工作的指令後先將光路切換到1號埠，採集整條探測光纜返回的數 據，然後將採集到的數據送給數據處理器；然後光路切換器9將光路切換到2號埠，再次 採集整條探測光纜返回的數據，將採集到的數據送給數據處理器；數據處理器13接受到從環 路探測光纜兩端測得的數據後，對數據進行計算處理，最終得出溫度數據在計算機上以曲線 的形式顯示出來。
本實用新型從探測光纜的兩端進行測量，提高了系統的測量精度；當探測光纜斷裂，斷 裂後仍然可以從兩端進行測量，解決了因探測光纜斷裂後有一部分無法測量到的情況；從兩 端進行測量，雙向測量自動校準，不但保證了首尾測量的一致性，還提高了測量精度。
其中計算機14是外圍設備，其他設備是封閉在一個箱體內，計算機通過數據通訊接口和 數據處理器進行通訊讀取內部數據，並顯示在計算機上。
在具體實施時，所述的同步控制器1是採用德州儀器公司的CDCE913同步時鐘電路模塊 實現的；
在具體實施時，所述的雷射驅動器2是採用高速電路製作的電流驅動器，可以很好地驅 動雷射器發射雷射；
在具體實施時，所述的雷射器3是半導體雷射器，可根據雷射驅動的驅動電流來發射激
光；
在具體實施時，所述的探測光纜中的傳感光纖是採用62. 5/125Mffl多模光纖加低煙無卣外 護套，帶寬範圍為》400MHZ⑥850nm、》1000MHZ@1300nm，衰減範圍為《3. 0dB@850nm、《 0.8dB@1300nm，在外層；
在具體實施時，所述的光電轉換器6採用高靈敏度APD雪崩二極體來探測雷射，將光信 號轉換電信號；
在具體實施時，所述的放大器7是採用德州儀器公司的0PA365型高性能的運算大器； 在具體實施時，所述的數據採集器8是採用德州儀器公司的高速數據採集器，運行速度 為100Mb/s;
在具體實施時，所述的數據處理器13是採用ALTERA公司的告訴FPGA來實現的；在具體實施時，所述的計算機14是通用的工業級計算機。
如圖1、圖2所示，當計算機14發送溫度監測命令給數據處理器13時，數據處理器13 驅動同步控制器1發出同歩脈衝控制雷射驅動器2和數據採集器8同步工作；雷射驅動器2 接到同步控制器1發來的同步脈衝後就開始驅動雷射器3工作，向光纖中連續不斷地發送激 光；雷射在光纖中傳輸時會發生後向喇漫散射，後向散射回來的光信號被耦合器4分離出來 傳入濾光器5、光電轉換器6和放大器7，最後射入到數據採集器8;數據處理器13控制同步 控制器1和接收數據採集器的數據8;同步控制器1發送同步信號到雷射驅動器和數據採集器 連接，使其同步工作。
本實用新型與以往實用新型的不同之處在於，所述的傳感光纖的兩端都接在光路切換器9 上，光路切換器9受到數據採集器8的控制；光路切換器9與耦合器4相連，按數據採集器8 的控制線的控制信號把雷射信號在光路切換器9的1號埠和1號埠間切換。這樣，數據 採集器8接到開始工作的指令後先將光路切換到1號埠，採集整條探測光纜返回的數據， 然後將採集到的數據送給數據處理器；然後光路切換器9將光路切換到2號埠，再次採集 整條探測光纜返回的數據，將採集到的數據送給數據處理器；數據處理器13接受到從環路探 測光纜兩端測得的數據後，對數據進行計算處理，最終得出溫度數據在計算機上以曲線的形 式顯示出來。
本實用新型從探測光纜的兩端進行測量，提高了系統的測量精度；當探測光纜斷裂，斷 裂後仍然可以從兩端進行測量，解決了因探測光纜斷裂後有一部分無法測量到的情況；從兩 端進行測量，雙向測量自動校準，不但保證了首尾測量的一致性，還提高了測量精度。
以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，不脫離本實用新型精神和範圍 的技術方案均應涵蓋在本實用新型的專利申請範圍當中。
權利要求1、一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，它包括雷射器，雷射器的輸入端與雷射驅動器的輸出端連接，雷射驅動器的輸入端與同步控制器的輸出端連接，同步控制器的輸入端與數據處理器的輸出端連接，雷射器的輸出端耦合器輸入端連接，耦合器的輸出端與光路切換器和濾光器的輸入端連接；光路切換器的兩個輸出端分別連接一條探測光纖的兩端；濾光器的輸出端連接光電轉換器的輸入端，光電轉換器的輸出端與放大器的輸入端連接，放大器的輸出端與數據採集器的輸入端連接，數據採集器的輸出端與數據處理器的輸入端連接；數據處理器與計算機連接，其特徵在於所述的光路切換器，它的輸入端連接耦合器的輸出端，且受數據採集器的控制，按指令把耦合器輸出端的光路在環路探測光纜的1號埠和2號埠之間切換。
2. 根據權利要求1所述的一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，其特徵在於所述 環路探測光纜的1號埠和2號埠是一條探測光纜的2個埠 。
專利摘要本實用新型涉及一種環路探測型分布式光纖溫度傳感裝置，其主要包括雷射器，雷射器的輸入端與雷射驅動器的輸出端連接，雷射驅動器的輸入端與同步控制器的輸出端連接，雷射器的輸出端耦合器輸入端連接；耦合器的輸出端與光路切換器的輸入端連接，光路切換器把光路在環路探測光纜的2個埠之間切換；計算機連接數據處理器，數據處理器控制同步控制器和接收數據採集器的數據；數據處理器接受到從環路探測光纜測得的數據後，對數據進行計算處理；然後光路切換器將光路切換到另一個埠，採集處理信號，最終得出溫度數據在計算機上以曲線的形式顯示出來。提高了系統的測量精度；從兩端進行測量，雙向測量自動校準，不但保證了首尾測量的一致性。本實用新型提高了測量精度；即使探測光纜斷裂後仍然可以準確測量探測光纖的各部分。
文檔編號G01K11/32GK201297967SQ20082015595
公開日2009年8月26日 申請日期2008年11月26日 優先權日2008年11月26日
發明者仝芳軒, 亮 劉, 周正仙 申請人:上海華魏自動化設備有限公司