專利名稱：一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分布式光纖溫度傳感的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種自動(dòng)校準(zhǔn)型 分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，特別涉及其機(jī)械連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光纖測溫傳感系統(tǒng)主要用于交通、建筑、電力、煤礦、石化等行業(yè)， 其作用是對這些重要的場所進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控。它對與保證工業(yè)系統(tǒng)設(shè)備正常 運(yùn)行，保障生命和財(cái)產(chǎn)的安全起著重要的作用。
現(xiàn)有的光纖測溫傳感系統(tǒng)是由激光驅(qū)動(dòng)器、激光器、同步控制器、耦合器、 恒溫槽、參考光纖、濾光器、光電探頭、信號放大器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)組 成。其工作原理為激光器連續(xù)不斷地向探測光纜中發(fā)射激光，激光在光纜中 傳輸過程中會(huì)發(fā)牛后向散射，由于喇漫(Raman)光譜對溫度是敏感的，通過耦 合器和分光器將后向散射光中的喇漫(Raman)光譜分離出來，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換 和信號放大處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后再將采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理器計(jì)算 機(jī)進(jìn)行處理計(jì)算，最終得出溫度數(shù)據(jù)。
在分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)中，激光器光強(qiáng)是一個(gè)很重要的參數(shù)，但隨著激 光器使用時(shí)間的增長，激光的光強(qiáng)會(huì)逐漸減弱，進(jìn)而會(huì)影響測溫裝置的準(zhǔn)確性; 現(xiàn)有辦法是定期將設(shè)備返還廠家進(jìn)行檢測、校準(zhǔn)。這樣不僅需要很大的人力物 力，還會(huì)是中斷溫度檢測。
綜上所述，仍然需要對現(xiàn)有光纖測溫傳感裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用 方法，其對裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，有效改善了激光光強(qiáng)減弱的問題克服了 現(xiàn)有光纖測溫傳感系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)和不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測 溫傳感裝置，它主要包括裝置外殼，裝置外殼內(nèi)設(shè)有激光器，激光器的輸入端 與激光驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接，激光驅(qū)動(dòng)器的輸入端與同步控制器的輸出端連接， 耦合器的輸出端與濾光器的輸入端連接，濾光器的輸出端與光電探測器的輸入 端連接，光電探測器的輸出端與信號放大器的輸入端連接，信號放大器的輸出 端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端連接，耦合器處設(shè)有光纖接口，其特征在于所述激 光器的輸出端與分路器的輸入端連接，分路器的輸出端分別與耦合器、光信號 檢測器的輸入端連接，光信號檢測器的輸出端與調(diào)節(jié)器的輸入端連接，調(diào)節(jié)器 的輸出端與信號放大器的了另一輸入端連接，同步控制器的另一輸出端分別與 光信號檢測器另一輸入端、數(shù)據(jù)采集器另一輸入端連接，同步控制器的輸入端 與數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接，數(shù)據(jù)處理器的輸入端與數(shù)據(jù)采集器的輸出端連接。
一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，其特征在于當(dāng) 計(jì)算機(jī)發(fā)送開始測量命令給數(shù)據(jù)處理器時(shí)，數(shù)據(jù)處理器立刻驅(qū)動(dòng)同步控制器發(fā) 出同步脈沖要求激光驅(qū)動(dòng)器和信號檢測器和數(shù)據(jù)采集器同時(shí)開始工作；激光驅(qū) 動(dòng)器接到同步控制器發(fā)來的同步脈沖后就開始驅(qū)動(dòng)激光器工作，向光纖中連續(xù) 不斷地發(fā)送激光信號；分路器會(huì)將激光分離出一條送往光信號檢驗(yàn)器，用來檢 驗(yàn)；另一部分激光傳輸?shù)焦饫w進(jìn)行溫度檢測；激光在光纖中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生后向 喇漫散射，后向散射回來的激光信號被耦合器分離一路出來送往濾光器；濾光 器就會(huì)將送來的激光信號中的喇漫光信號分離出來，然后再傳送給光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再將電信號傳送給放大器進(jìn)行信號放大處理；經(jīng) 過放大處理過的電信號由并行的數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)并行數(shù)據(jù)采集
器采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理器綜合處理，最后經(jīng)FPGA高速數(shù)據(jù)處理器處理過
的數(shù)據(jù)被送給計(jì)算機(jī)顯示溫度曲線，當(dāng)時(shí)由分路器分出的通往信號檢驗(yàn)器的入
射光也會(huì)減小，信號檢驗(yàn)器每隔一定時(shí)間(1小時(shí)_480小時(shí))就會(huì)啟動(dòng)調(diào)節(jié)器， 調(diào)節(jié)一次放大器，使其按自定義比例補(bǔ)償調(diào)節(jié)放大器，使并行的數(shù)據(jù)采集器輪 流按照一定的循序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，本 發(fā)明自動(dòng)校準(zhǔn)增益的分布式光纖測溫傳感裝置與傳統(tǒng)的光纖測溫傳感裝置相比 本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、 該裝置不需要定期返回廠家進(jìn)行校正，節(jié)省物力財(cái)力；
2 、 裝置可以維持長吋間的連續(xù)精準(zhǔn)地測量。
3、 大大減少項(xiàng)目運(yùn)作停工時(shí)間和次數(shù)。


下面結(jié)合附圖和本發(fā)明的具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明工作原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述
本發(fā)明為一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，它主要 包括裝置外殼14，裝置外殼14內(nèi)設(shè)有激光器3，激光器3的輸入端與激光驅(qū)動(dòng) 器2的輸出端連接，激光驅(qū)動(dòng)器2的輸入端與同步控制器1的輸出端連接，耦
合器7的輸出端與濾光器8的輸入端連接，濾光器8的輸出端與光電探測器9
的輸入端連接，光電探測器9的輸出端與信號放大器10的輸入端連接，信號放 大器10的輸出端與數(shù)據(jù)采集器11的輸入端連接，耦合器7處設(shè)有光纖接口 15， 其區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在于所述激光器3的輸出端與分路器4的輸入端連接，分 路器4的輸出端分別與耦合器7、光信號檢測器5的輸入端連接，光信號檢測器 5的輸出端與調(diào)節(jié)器6的輸入端連接，調(diào)節(jié)器6的輸出端與信號放大器10的了 另一輸入端連接，同步控制器1的另一輸出端分別與光信號檢測器5另一輸入 端、數(shù)據(jù)采集器11另一輸入端連接，同步控制器1的輸入端與數(shù)據(jù)處理器12 的輸出端連接，數(shù)據(jù)處理器12的輸入端與數(shù)據(jù)采集器11的輸出端連接，所述 數(shù)據(jù)處理器12與計(jì)算機(jī)13雙向連接。
在本裝置具體實(shí)施時(shí)，激光器的一端與激光驅(qū)動(dòng)器連接；激光器的另一端 與分路器連接，分路器將激光器發(fā)出的激光分成兩束子激光，其中一路激光通 向傳感光纖用來進(jìn)行正常測量，傳感光纖中的后向散射信號被耦合器分離一路 出來傳入濾光器、探測器和放大器，射入到數(shù)據(jù)采集器；另一路激光射入到光 信號檢測器中，光信號檢測器定時(shí)對入射光進(jìn)行檢測，當(dāng)入射光衰減超過自定 義標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，光信號檢測器啟動(dòng)調(diào)節(jié)器對放大器進(jìn)行調(diào)節(jié)，間接地補(bǔ)償了激光器 肉長期使用而產(chǎn)生的光強(qiáng)的衰減；計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)處理器連接，進(jìn)而控制同步控 制器和接收數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)；同步控制器的三個(gè)同步信號輸出端分別于激光 驅(qū)動(dòng)器、光信號檢測器和數(shù)據(jù)采集器連接，向它們發(fā)送同步信號使其同步工作。
其中計(jì)算機(jī)是外圍設(shè)備，其他設(shè)備是封閉在一個(gè)箱體內(nèi)，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù) 通訊接口和數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行通訊讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)，并顯示在計(jì)算機(jī)上。
在具體實(shí)施時(shí)，所述的同步控制器的是采用德州儀器公司的CDCE913同步
時(shí)鐘電路模塊實(shí)現(xiàn)的；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的激光驅(qū)動(dòng)器是采用高速電路制作的電流驅(qū)動(dòng)器，可 以很好地驅(qū)動(dòng)激光器發(fā)射激光；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的激光器是半導(dǎo)體激光器，可根據(jù)激光驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電 流來發(fā)射激光；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的分路器采用；深圳市光網(wǎng)通科技有限公司的寬帶工 作為800nm到1600nm的標(biāo)準(zhǔn)分路器；
在具體實(shí)施時(shí)，光信號檢測器采用高靈敏度APD雪崩二極管(可采用深圳 興博公司的InGaAs APD型雪崩光電二極管)來探測激光，將喇漫光信號轉(zhuǎn)換電 信號；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的耦合器是采用Y型光纖耦合器，它將后向散射回來 的激光分分出一路傳給濾光器；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的濾光器采用棱鏡式慮光片(可采用precision photonics公司的MI1000-TiD型)來慮光，將多余的光慮掉，只留下喇漫光；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的光電探測器采用高靈敏度APD雪崩二極管來探測激 光，將喇漫激光信號轉(zhuǎn)換電信號；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的放大器是采用德州儀器公司的0PA365型高性能的運(yùn) 算大器；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的數(shù)據(jù)采集器是采用德州儀器公司的高速數(shù)據(jù)采集器， 運(yùn)行速度為100Mb/s;
在具體實(shí)施時(shí)，所述的數(shù)據(jù)處理器是采用ALTERA公司的高速FPGA來實(shí)現(xiàn)
的；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的探測光纜16是采用62. 5/125Wn多模光纖加低煙無 鹵外護(hù)套，帶寬范圍為^400MHZ⑥850nm、 >1000MHZ@1300nm，衰減范圍為 《3. 0dB@850nm、《0. 8dB@1300nm;
在具體實(shí)施時(shí)，所述的參考光纖與探測光纜所用的光纖相同；
在具體實(shí)施時(shí)，所述的計(jì)算機(jī)是通用的工業(yè)級計(jì)算機(jī)。
如圖2中所示，當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送開始測量命令給數(shù)據(jù)處理器時(shí)，數(shù)據(jù)處理器 立刻驅(qū)動(dòng)同步控制器發(fā)出同步脈沖要求激光驅(qū)動(dòng)器和信號檢測器和數(shù)據(jù)采集器 同時(shí)開始工作；激光驅(qū)動(dòng)器接到同步控制器發(fā)來的同步脈沖后就開始驅(qū)動(dòng)激光 器工作，向光纖中連續(xù)不斷地發(fā)送激光信號；分路器會(huì)將激光分離出一條送往 光信號檢驗(yàn)器，用來檢驗(yàn)；另一部分激光傳輸?shù)焦饫w進(jìn)行溫度檢測；激光在光 纖中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生后向喇漫散射，后向散射回來的激光信號被耦合器分離一路 出來送往濾光器；濾光器就會(huì)將送來的激光信號中的喇漫光信號分離出來，然 后再傳送給光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再將電信號傳送給放大器 進(jìn)行信號放大處理；經(jīng)過放大處理過的電信號由并行的數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行數(shù)據(jù) 采集，經(jīng)并行數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理器綜合處理，最后經(jīng)FPGA 高速數(shù)據(jù)處理器處理過的數(shù)據(jù)被送給計(jì)算機(jī)顯示溫度曲線。
當(dāng)時(shí)由分路器分出的通往信號檢驗(yàn)器的入射光也會(huì)減小，信號檢驗(yàn)器每隔 一定時(shí)間(例如設(shè)定一周)就會(huì)啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)一次放大器，使其按一定比 例補(bǔ)償調(diào)節(jié)放大器，以彌補(bǔ)長期激光器衰減必須定期派專業(yè)人員測量調(diào)試制的 缺陷和不足，使并行的數(shù)據(jù)采集器輪流按照一定的循序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置，它主要包括裝置外殼(14)，裝置外殼(14)內(nèi)設(shè)有激光器(3)，激光器(3)的輸入端與激光驅(qū)動(dòng)器(2)的輸出端連接，激光驅(qū)動(dòng)器(2)的輸入端與同步控制器(1)的輸出端連接，耦合器(7)的輸出端與濾光器(8)的輸入端連接，濾光器(8)的輸出端與光電探測器(9)的輸入端連接，光電探測器(9)的輸出端與信號放大器(10)的輸入端連接，信號放大器(10)的輸出端與數(shù)據(jù)采集器(11)的輸入端連接，耦合器(7)處設(shè)有光纖接口(15)，其特征在于所述激光器(3)的輸出端與分路器(4)的輸入端連接，分路器(4)的輸出端分別與耦合器(7)、光信號檢測器(5)的輸入端連接，光信號檢測器(5)的輸出端與調(diào)節(jié)器(6)的輸入端連接，調(diào)節(jié)器(6)的輸出端與信號放大器(10)的了另一輸入端連接，同步控制器(1)的另一輸出端分別與光信號檢測器(5)另一輸入端、數(shù)據(jù)采集器(11)另一輸入端連接，同步控制器(1)的輸入端與數(shù)據(jù)處理器(12)的輸出端連接，數(shù)據(jù)處理器(12)的輸入端與數(shù)據(jù)采集器(11)的輸出端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置，其特 征在于所述數(shù)據(jù)處理器(12)與計(jì)算機(jī)(13)雙向連接。
3. —種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，其特征在于 當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送開始測量命令給數(shù)據(jù)處理器時(shí)，數(shù)據(jù)處理器立刻驅(qū)動(dòng)同步控制器 發(fā)出同步脈沖要求激光驅(qū)動(dòng)器和信號檢測器和數(shù)據(jù)采集器同時(shí)開始工作；激光 驅(qū)動(dòng)器接到同步控制器發(fā)來的同步脈沖后就開始驅(qū)動(dòng)激光器工作，向光纖中連 續(xù)不斷地發(fā)送激光信號；分路器會(huì)將激光分離出一條送往光信號檢驗(yàn)器，用來 檢驗(yàn)；另一部分激光傳輸?shù)焦饫w進(jìn)行溫度檢測；激光在光纖中傳輸時(shí)會(huì)發(fā)生后向喇漫(Raman)散射，后向散射回來的激光信號被耦合器分離一路出來送往濾 光器；濾光器就會(huì)將送來的激光信號中的喇漫光信號分離出來，然后再傳送給 光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再將電信號傳送給放大器進(jìn)行信號放 大處理；經(jīng)過放大處理過的電信號由并行的數(shù)據(jù)采集器來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)并 行數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù)送往數(shù)據(jù)處理器綜合處理，最后經(jīng)FPGA高速數(shù)據(jù)處 理器處理過的數(shù)據(jù)被送給計(jì)算機(jī)顯示溫度曲線，當(dāng)時(shí)由分路器分出的通往信號 檢驗(yàn)器的入射光也會(huì)減小，信號檢驗(yàn)器每隔一定時(shí)間(l小時(shí)一480小時(shí))就會(huì) 啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)一次放大器，使其按自定義比例補(bǔ)償調(diào)節(jié)放大器，使并行的 數(shù)據(jù)采集器輪流按照一定的循序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動(dòng)校準(zhǔn)型分布式光纖測溫傳感裝置及其使用方法，其特征在于激光器的輸出端與分路器的輸入端連接，分路器的輸出端分別與耦合器、光信號檢測器的輸入端連接，光信號檢測器的輸出端與調(diào)節(jié)器的輸入端連接，調(diào)節(jié)器的輸出端與信號放大器的另一輸入端連接，同步控制器的另一輸出端分別與光信號檢測器另一輸入端、數(shù)據(jù)采集器另一輸入端連接，同步控制器的輸入端與數(shù)據(jù)處理器的輸出端連接，數(shù)據(jù)處理器的輸入端與數(shù)據(jù)采集器的輸出端連接，本發(fā)明自動(dòng)校準(zhǔn)增益的分布式光纖測溫傳感裝置與傳統(tǒng)的光纖測溫傳感裝置相比本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.該裝置不需要返還廠家測量調(diào)試，節(jié)省物力財(cái)力；2.裝置可以維持長時(shí)間的連續(xù)精準(zhǔn)地測量；3.大大減少項(xiàng)目運(yùn)作停工時(shí)間和次數(shù)。
文檔編號G01K11/32GK101344442SQ200810042198
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者仝芳軒, 亮 劉, 周正仙 申請人:上海華魏自動(dòng)化設(shè)備有限公司