專利名稱：一種在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，尤其是在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外在消防技術(shù)與工程領(lǐng)域主要使用線型感溫電纜作為線型 感溫火災(zāi)探測(cè)器，感溫電纜是一種兩芯及采用"開(kāi)/關(guān)"式原理設(shè)計(jì)的電纜。當(dāng)內(nèi) 置的兩芯導(dǎo)線於預(yù)設(shè)的溫度時(shí)受熱溶解便會(huì)形成電線短路並報(bào)警。感溫電纜價(jià)
格相對(duì)低廉(約50元/m)，但不能定位，也不能預(yù)報(bào)防災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度的變化過(guò)程。 近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的利用分布式光纖溫度傳感器和準(zhǔn)分布式的光纖溫度傳感器 (主要有光纖光柵型和光纖法珀型)作為線型火災(zāi)監(jiān)測(cè)感溫電纜的感溫火災(zāi)探 測(cè)器，它可以在線實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)溫度的變化，可以在很大的溫度范圍設(shè)置報(bào)警溫度， 是本質(zhì)安全型的線型感溫火災(zāi)探測(cè)器，在電力工業(yè)、石化企業(yè)和土木工程上已 成功地應(yīng)用，但解調(diào)器的價(jià)格偏貴，應(yīng)用范圍受到了限制。研制低成本的在線 實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種低成本、分辨率高，解調(diào)速度快的在線實(shí)時(shí) 光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括帶尾纖的激光二極管、 光纖環(huán)行器，感溫光纜、光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器，光電探測(cè)器、數(shù)字信號(hào)處理 器和顯示器或報(bào)警器，光纖環(huán)行器的輸入端與帶尾纖的激光二極管相連，光纖 環(huán)行器的一個(gè)端口與感溫光纜的一端相連，在感溫光纜上連接有n個(gè)同一波長(zhǎng) 的光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器，n為正整數(shù)，感溫光纜產(chǎn)生的背向散射光、反射光 通過(guò)光纖環(huán)行器進(jìn)入將溫度變化引起的光纖光柵感溫探測(cè)器主波長(zhǎng)位移轉(zhuǎn)換成 光強(qiáng)變化的光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器，光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器的輸出端與將光強(qiáng) 度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電探測(cè)器的輸入端相連，光電探測(cè)器的輸出端與數(shù)字信號(hào) 處理器的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接顯示器或報(bào)警器。
本實(shí)用新型中，所說(shuō)的帶尾纖的激光二極管可以采用波長(zhǎng)為1550nm、光譜 帶寬為1.6nm，脈沖寬度為28ns的激光二極管。
本實(shí)用新型中，所說(shuō)的光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器是用紫外激光照射光纖光 柵模板在載氫光纖上燒制光纖光柵制作而成，其主波長(zhǎng)為1550nm，光譜寬度為 O.lnm,反射率為3dB，受溫度變化光柵衍射的主波長(zhǎng)產(chǎn)生10pm/°C位移。通過(guò)
3波長(zhǎng)位移量檢測(cè)，確定光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器所在空域的溫度變化。
本實(shí)用新型中，所說(shuō)的光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器釆用光纖拉錐法制成，在
1549nrn到1552nrn的范圍內(nèi)，透過(guò)率隨波長(zhǎng)的變化線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為 33.3%/亂
在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作時(shí)，帶尾纖的激光二極管發(fā)出的激光 進(jìn)入光纖環(huán)行器，經(jīng)光纖環(huán)行器發(fā)生的脈沖激光進(jìn)入帶有光纖光柵感溫火災(zāi)探 測(cè)器的感溫光纜，產(chǎn)生的背向散射光、反射光通過(guò)光纖環(huán)行器進(jìn)入光纖粗波分 復(fù)用解調(diào)器，將溫度變化引起的光纖光柵感溫探測(cè)器主波長(zhǎng)位移轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)的 變化，通過(guò)光電探測(cè)器將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，光電探測(cè)器的輸出信號(hào)進(jìn)入帶 有放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換和運(yùn)算的數(shù)字信號(hào)處理器，經(jīng)過(guò)溫度定標(biāo)，給出各個(gè)光纖光 柵感溫火災(zāi)探測(cè)器的溫度變化值，從而得到感溫光纜上光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè) 器所處空域的溫度變化量，利用光時(shí)域反射對(duì)光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器定位(光 纖雷達(dá)定位)。當(dāng)感溫火災(zāi)探測(cè)器所在空域溫度大于50。C時(shí)，在50。C-150。C范 圍內(nèi)進(jìn)行火災(zāi)在線監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，由顯示器顯示或通過(guò)通訊接口、通訊協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn) 程網(wǎng)絡(luò)傳輸，當(dāng)感溫光纜上的感溫火災(zāi)探測(cè)器所在空域溫度達(dá)到設(shè)定的火災(zāi)報(bào) 警溫度時(shí)，向火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。
本實(shí)用新型的有益效果在于-
本實(shí)用新型的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于粗波分復(fù)用解調(diào)技 術(shù)、光時(shí)域分析技術(shù)和光纖光柵測(cè)溫原理制成，采用光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器將 光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器主波長(zhǎng)位移轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)的變化，通過(guò)光電探測(cè)器將光 強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，解調(diào)速度快。采用脈寬為28ns的脈沖激光，可確保最小感 溫長(zhǎng)度為3m，提高空間分辨率。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)快速火災(zāi)監(jiān)測(cè)，且 所用器件廉價(jià)，成本低，性價(jià)比優(yōu)于現(xiàn)用消防的感溫電纜和其它感溫光纜，有 利于廣泛應(yīng)用。

圖1是在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括帶尾纖的激光二極 管11、光纖環(huán)行器12，感溫光纜13、光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器14，光電探測(cè)器 15、數(shù)字信號(hào)處理器16和顯示器或報(bào)警器17，光纖環(huán)行器12的輸入端與帶尾 纖的激光二極管11相連，光纖環(huán)行器12的一個(gè)端口與感溫光纜13的一端相連， 在感溫光纜13上連接有n個(gè)同一波長(zhǎng)的光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器(18)， n為正
4整數(shù)，感溫光纜13產(chǎn)生的背向散射光、反射光通過(guò)光纖環(huán)行器12進(jìn)入將溫度 變化引起的光纖光柵感溫探測(cè)器主波長(zhǎng)位移轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)變化的光纖粗波分復(fù)用 解調(diào)器14，光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器14的輸出端與將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電 探測(cè)器15的輸入端相連，光電探測(cè)器15的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器16的輸入 端相連，數(shù)字信號(hào)處理器16的信號(hào)輸出端連接顯示器或報(bào)警器17。
本例中，所用的光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器釆用光纖拉錐法制成，在1549nm到 1552nm的范圍內(nèi)，透過(guò)率隨波長(zhǎng)的變化線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為33.3%/nm。帶尾纖 的激光二極管是波長(zhǎng)為1550nm、光譜帶寬為1.6nm，脈沖寬度為28ns的激光二 極管。鋪設(shè)在防災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的感溫光纜長(zhǎng)10km ，連接在感溫光纜上的光纖光柵感 溫火災(zāi)探測(cè)器有50個(gè)，50個(gè)光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器有同一波長(zhǎng)1550nm，光 譜寬度為O.lnm,反射率為3dB,光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器受溫度變化的影響， 光柵衍射的主波長(zhǎng)產(chǎn)生10pmTC位移，對(duì)波長(zhǎng)位移量檢測(cè)，確定光纖光柵感溫 火災(zāi)探測(cè)器所在空域的溫度變化。根據(jù)防災(zāi)工程的需要設(shè)計(jì)安排光纖光柵感溫 火災(zāi)探測(cè)器在光纖光柵感溫光纜上安裝數(shù)量和位置。
權(quán)利要求1. 一種在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是包括帶尾纖的激光二極管(11)、光纖環(huán)行器(12)，感溫光纜(13)、光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器(14)，光電探測(cè)器(15)、數(shù)字信號(hào)處理器(16)和顯示器或報(bào)警器(17)，光纖環(huán)行器(12)的輸入端與帶尾纖的激光二極管(11)相連，光纖環(huán)行器(12)的一個(gè)端口與感溫光纜(13)的一端相連，在感溫光纜(13)上連接有n個(gè)同一波長(zhǎng)的光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器(18)，n為正整數(shù)，感溫光纜(13)產(chǎn)生的背向散射光、反射光通過(guò)光纖環(huán)行器(12)進(jìn)入將溫度變化引起的光纖光柵感溫探測(cè)器主波長(zhǎng)位移轉(zhuǎn)換成光強(qiáng)變化的光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器(14)，光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器(14)的輸出端與將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光電探測(cè)器(15)的輸入端相連，光電探測(cè)器(15)的輸出端與數(shù)字信號(hào)處理器(16)的輸入端相連，數(shù)字信號(hào)處理器(16)的信號(hào)輸出端連接顯示器或報(bào)警器(17)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于帶 尾纖的激光二極管(11)是波長(zhǎng)為1550nm、光譜帶寬為1.6nm，脈沖寬度為28ns 的激光二極管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于感 溫光纜(13)為10km長(zhǎng)G652單模光纖，連接在感溫光纜(13)上的光纖光柵 感溫火災(zāi)探測(cè)器(18)有50個(gè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所 說(shuō)的光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器(14)在1549nm到1552nm范圍內(nèi)，透過(guò)率隨波長(zhǎng) 線性增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率為33.3%/nm。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的在線實(shí)時(shí)光纖光柵火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是基于粗波分復(fù)用解調(diào)技術(shù)、光時(shí)域分析技術(shù)和光纖光柵測(cè)溫原理制成的。包括光纖環(huán)行器，光纖環(huán)行器的輸入端與帶尾纖的激光二極管相連，光纖環(huán)行器的輸出端依次與光纖粗波分復(fù)用解調(diào)器，光電探測(cè)器和數(shù)字信號(hào)處理器相連，光纖環(huán)行器的另一個(gè)端口與感溫光纜的一端相連，在感溫光纜上連接有n個(gè)同一波長(zhǎng)的光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器，數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)輸出端連接顯示器或報(bào)警器，n為正整數(shù)。該火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有低成本、分辨率高，解調(diào)速度快的優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比優(yōu)于現(xiàn)用防災(zāi)的感溫電纜和其它感溫光纜。
文檔編號(hào)G08B17/06GK201266418SQ20082012222
公開(kāi)日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月25日
發(fā)明者張?jiān)谛? 張淑琴, 董新永, 龔華平 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院