專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適用于光纖傳 感技術(shù)、交通信息工程等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地下軌道交通正日益成為各大城市解決交通堵塞的重要手段，地下隧道是其重要 的交通通道。同時(shí)，高速公路也正成為今日社會(huì)的經(jīng)濟(jì)命脈，公路隧道更是其重要的組成部 分。每天都有大量的車(chē)輛在地下隧道和公路隧道中行駛，其高負(fù)荷運(yùn)行都會(huì)使其極易損害， 任何細(xì)小的事故都將導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。火災(zāi)，是地下隧道及公路隧道所面臨的高度危險(xiǎn)之 一。隧道內(nèi)雙向行車(chē)道的行駛，高危險(xiǎn)性的貨物運(yùn)輸，以及大交通流量等因素大大增加了隧 道火災(zāi)的潛在危險(xiǎn)。隧道內(nèi)的環(huán)境非常特殊，火災(zāi)一旦發(fā)生，往往會(huì)一發(fā)不可收拾，同時(shí)隧 道內(nèi)缺乏逃生設(shè)施及救護(hù)人員，很可能造成重大傷亡。發(fā)生在隧道中的火災(zāi)。多數(shù)是開(kāi)放性火災(zāi)，帶有濃煙，其熱輻射率為數(shù)兆瓦級(jí)，在 數(shù)分鐘內(nèi)便可形成火災(zāi)。為了確保火災(zāi)報(bào)警的可靠無(wú)誤，火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能記錄開(kāi)放式火 災(zāi)的輻射區(qū)域，這是極其重要的。此外，由于表面熱幅射傳遞的熱量要比熱氣體的熱對(duì)流交 換所傳遞的快一些，所以火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能迅速探測(cè)溫度變化。中國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有隧道火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)有基于雙波長(zhǎng)火焰探測(cè)和感煙式火災(zāi)探測(cè)的點(diǎn) 型感光探測(cè)系統(tǒng)以及基探測(cè)、激光光纖感溫探測(cè)的線型感溫探測(cè)系統(tǒng)，點(diǎn)型感光探測(cè)系統(tǒng) 由于其原理主要是對(duì)明火明光進(jìn)行探測(cè)，容易受到干擾，如起火點(diǎn)被物體遮擋或非火災(zāi)引 起的煙霧等，都會(huì)引起漏報(bào)或誤報(bào)，影響正常工作運(yùn)作。而線型感溫探測(cè)系統(tǒng)中的感溫電纜 和空氣管溫差探測(cè)是較早期的產(chǎn)品，由于可靠性不穩(wěn)定，現(xiàn)基本已被公路隧道業(yè)所淘汰。熱 敏合金線差溫火災(zāi)探測(cè)器是現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍的一種，但是探測(cè)器之間是用電纜連接，易 受電磁干擾，傳輸距離短。光纖感溫探測(cè)是利用光纖拉曼散射的強(qiáng)度分析溫度的變化，檢測(cè) 信號(hào)微弱對(duì)激光光源的要求較高且易損壞，而且分析計(jì)算的計(jì)算量較大，監(jiān)測(cè)距離越遠(yuǎn)、要 求的空間分辨率和溫度精度越高，其相應(yīng)速度就越低。在中國(guó)的應(yīng)用剛剛開(kāi)始，但是由于價(jià) 格比較昂貴，現(xiàn)在應(yīng)用的工程較少。傳統(tǒng)的分布式光纖光柵檢測(cè)系統(tǒng)所采用的傳感光纖光柵和匹配光纖光柵的數(shù)量 相同，且波長(zhǎng)完全匹配，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作麻煩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種基于分布式光纖光 柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其寬帶光源接第一三端口 光環(huán)形器的第一端口，第一三端口光環(huán)形器的第二端口串接第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖 光柵；第一三端口光環(huán)形器的第三端口接寬帶光纖光柵的一端，寬帶光纖光柵的另一端與光電探測(cè)器連接，其中η≥2。所述的第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1510nm 1590nm，寬帶光纖光柵中心波長(zhǎng)為1500nm 1600nm。光電探測(cè)器檢測(cè)經(jīng)過(guò)寬帶光纖光柵透過(guò)來(lái)的光功率；一旦光電探測(cè)器檢測(cè)到輸出 的光功率發(fā)生變化，便發(fā)出報(bào)警信號(hào)，得知隧道發(fā)生火災(zāi)。本發(fā)明的有益效果系統(tǒng)不含任何電子器件，所以不會(huì)受任何種類(lèi)的電子干擾，避 免了傳輸線路損耗等因素的影響；全年365天24小時(shí)不間斷在線監(jiān)測(cè)，從根本上杜絕人員 疏忽導(dǎo)致的事故；光纖傳感線纜具有優(yōu)異的耐用性，所以對(duì)環(huán)境因素如溫度、壓力和濕度波 動(dòng)極具抵抗力，同樣也適用于多塵和含有腐蝕性物質(zhì)的空氣中；只需要中心波長(zhǎng)一致的窄 帶布拉格光纖光柵，制作容易；安裝傳感線纜和維護(hù)都十分容易，在線光纜有損傷的地方可 以像修復(fù)普通光纖一樣接合。

圖1采用三端口光環(huán)行器的基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的 示意圖。圖2采用兩個(gè)三端口光環(huán)行器的基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)的示意圖。圖3采用三端口耦合器的基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示 意圖。圖4采用四端口光環(huán)行器的基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的 示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖1，其寬帶光源1接第 一三端口光環(huán)形器的第一端口 21 ；第一三端口光環(huán)形器的第二端口 22串接第一窄帶布拉 格光纖光柵31、第二窄帶布拉格光纖光柵32 ；第一三端口光環(huán)形器的第三端口 23接寬帶光 纖光柵30的一端；寬帶光纖光柵30的另一端與光電探測(cè)器4連接。所述的第一、第二窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1510nm，寬帶光 纖光柵30的中心波長(zhǎng)為1500nm。實(shí)施例二一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖2，其寬帶光源1接第 一三端口光環(huán)形器的第一端口 21 ；第一三端口光環(huán)形器的第二端口 22串一接第一窄帶布
拉格光纖光柵31、第二窄帶布拉格光纖光柵32.....第十窄帶布拉格光纖光柵310 ；第一三
端口光環(huán)形器的第三端口 23接第二三端口光環(huán)行器的第一端口 51 ；第二三端口光環(huán)行器 的第二端口 52接寬帶光纖光柵30 ；第二三端口光環(huán)行器的第三端口 53與光電探測(cè)器4連 接。所述的第一至第十窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1590nm，寬帶 光纖光柵30的中心波長(zhǎng)為1560nm。[0022]實(shí)施例三一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖3，三端口耦合器的第 一端口 61接寬帶光源1 ；三端口耦合器的第二端口 62接寬帶光纖光柵30的一端，寬帶光 纖光柵30的另一端與光電探測(cè)器4連接；三端口耦合器的第三端口 63串接第一窄帶布拉 格光纖光柵31、第二窄帶布拉格光纖光柵32.....第五十窄帶布拉格光纖光柵350。第一至第五十窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1530nm，寬帶光纖 光柵30的中心波長(zhǎng)為1550nm。實(shí)施例四一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖4，四端口光環(huán)形器的 第一端口 71接寬帶光源1 ；四端口光環(huán)形器的第二端口 72串接第一窄帶布拉格光纖光柵
31、第二窄帶布拉格光纖光柵32.....第一百窄帶布拉格光纖光柵3100 ；四端口光環(huán)形器
的第三端口 73接寬帶光纖光柵30 ；四端口光環(huán)形器的第四端口 74與光電探測(cè)器4連接。第一至第一百窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1580nm，寬帶光纖 光柵30的中心波長(zhǎng)為1600nm。窄帶布拉格光纖光柵的數(shù)量根據(jù)測(cè)量距離而定，一般相隔5m 10m安裝。當(dāng)沒(méi)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，光電探測(cè)器4檢測(cè)經(jīng)過(guò)寬帶光纖光柵30透過(guò)來(lái)的光功率為 Pi。而當(dāng)光纖光柵陣列中任意一個(gè)窄帶布拉格光纖光柵處發(fā)生火災(zāi)時(shí)，周?chē)鷾囟劝l(fā)生變化， 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)相應(yīng)發(fā)生變化，由窄帶布拉格光纖光柵反射回來(lái)的光進(jìn)入寬帶光纖光柵30后， 光電探測(cè)器4檢測(cè)經(jīng)過(guò)寬帶光纖光柵30透過(guò)來(lái)的光功率變化為P2。一旦光電探測(cè)器4檢 測(cè)到的光功率變化了，便發(fā)出報(bào)警信號(hào)，得知隧道發(fā)生火災(zāi)。本實(shí)用新型所使用的器件均為市售器件。
權(quán)利要求1.一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，寬帶光源(1)接第一三端口 光環(huán)形器的第一端口(21)，第一三端口光環(huán)形器的第二端口(22)串接第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31、32.....3η)；第一三端口光環(huán)形器的第三端口(23)接寬帶光纖光柵(30)的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端與光電探測(cè)器(4)連接，其中η≥2 ；其特征在于第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵中，每一個(gè)的中心波長(zhǎng)均為1510nm 1590nm，寬帶 光纖光柵(30)中心波長(zhǎng)為1500nm 1600nm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特 征在于所述的第一三端口光環(huán)形器的第三端口(23)接第二三端口光環(huán)行器的第一端口 (51)，第二三端口光環(huán)行器的第二端口(52)接寬帶光纖光柵(30)，第二三端口光環(huán)行器的 第三端口(53)與光電探測(cè)器⑷連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于所述的第一三端口光環(huán)形器由三端口耦合器取代，三端口耦合器的第一端口 (61)接寬帶光源(1)，三端口耦合器的第二端口(62)接寬帶光纖光柵(30)的一端，寬帶光 纖光柵(30)的另一端與光電探測(cè)器(4)連接，三端口耦合器的第三端口(63)串接第一至 第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31,32.....3η)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于第一三端口光環(huán)形器(2)由四端口光環(huán)形器(7)取代，四端口光環(huán)形器的第一 端口(71)接寬帶光源(1)，四端口光環(huán)形器的第二端口(72)串接第一至第η個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31、32.....3η)，四端口光環(huán)形器的第三端口(73)接寬帶光纖光柵(30)，四端口光環(huán)形器的第四端口(74)與光電探測(cè)器⑷連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于分布式光纖光柵傳感器的隧道防火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適用于光纖傳感等領(lǐng)域。其寬帶光源(1)接第一三端口光環(huán)形器的第一端(21)，第一三端口光環(huán)形器的第二端(22)串接第一至第n個(gè)窄帶布拉格光纖光柵(31、32、...、3n)；第一三端口光環(huán)形器的第三端(23)接的寬帶光纖光柵(30)的一端，寬帶光纖光柵(30)的另一端接光電探測(cè)器(4)，其中n≥2；窄帶布拉格光纖光柵的中心波長(zhǎng)均為1510nm～1590nm，寬帶光纖光柵中心波長(zhǎng)1500nm～1600nm。光電探測(cè)器檢測(cè)經(jīng)過(guò)寬帶光纖光柵透過(guò)來(lái)的光功率；一旦光電探測(cè)器檢測(cè)到的輸出光功率發(fā)生變化，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，得知隧道發(fā)生火災(zāi)。該系統(tǒng)制作容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性?xún)r(jià)比高。
文檔編號(hào)G01J1/42GK201780648SQ201020272950
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者周倩, 寧提綱, 李晶, 溫曉東, 胡旭東 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)