CN101387561A - 用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置，其包括激光器，控制端与激光驱动器连接；激光器的激光13在反Stocks透镜9和Stocks透镜10的反射后射入传感光纤5中，它产生的后向散射信号被Stocks和Stocks分时耦合器分离出来传入探测器和放大器，射入到数据采集器；计算机连接数据处理器，数据处理器控制同步控制器和接收数据采集器的数据；同步控制器的同步信号输出端分别于激光驱动器和数据采集器连接，向它们发送同步信号使其同步工作。本装置没有带宽限制和偏离差异，提高了测量精度。

Description

用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及分布式光纤温度传感设备的技术领域，具体的说是用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法。
背景技术
光纤温度传感装置主要用于交通、建筑、电力、煤矿、石化等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时温度监控。它对与保证工业系统设备正常运行，保障生命和财产的安全起着重要的作用。
现有的光纤温度传感装置是由激光驱动器、激光器、同步控制器、耦合器、参考光纤、滤光器、光电探头、信号放大器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为：激光器连续不断地向探测光缆中发射激光，激光在光缆中传输过程中会发生后向散射，由于喇漫光谱对温度是敏感的，通过耦合器和分光器将后向散射光中的喇漫光谱分离出来，再经过光电转换和信号放大处理后进行数据采集，然后再将采集到的数据送往数据处理器计算机进行处理计算，最终得出温度数据。
在分布式光纤温度传感系统中，Stocks和反Stocks是两个很重要的参数；现在主要是采用分路同时测量是采用分路分别测量Stocks和反Stocks；但由于两个光路中的滤光器、探测器和放大器等的参数不可能相同。现有的方法存在的缺陷和不足如下：
1、由于它是分路测量，需要很大的光信号；
2、该装置有带宽限制和偏离差异，测温精度不高；
3、用了多套器件，设备成本高；
4、仪器工作稳定性不好，需处理的数据量大。
故仍然需要对现有分布式光纤温度传感设备的内部结构进行进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法，该装置没有带宽限制和偏离差异，提高了测量温温精度；减少了器件，降低设备成本；仪器工作稳定性好，减少了需处理的数据；克服了现有技术中存在的缺点和不足缺点。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置，其主要包括激光器，激光器的输入端与激光驱动器的输出端连接，激光驱动器的输入端与同步控制器的输出端连接，同步控制器的输入端与数据处理器的输出端连接，激光器的输出端与Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置的输入端连接，Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与数据采集器的输入端连接，数据采集器的输出端与数据处理器的一输入端连接，其特征在于：所述Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置由反Stocks滤光镜、Stocks滤光镜、若干反光镜和快门构成。
作为本发明的优选方案之一，所述反光镜为3—6个，所述快门在一组反光镜之间。
本发明进一步包括用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一，计算机发送温度监测命令给数据处理器，数据处理器立刻驱动同步控制器发出同步脉冲控制激光驱动器和数据采集器同步工作；
步骤二，激光驱动器接到同步控制器发来的同步脉冲后就开始驱动激光器工作，向光纤中连续不断地发送激光；
步骤三，激光在光纤中传输时会发生后向喇漫散射，后向散射回来的激光信号进入Stocks与反Stocks分时耦合器，被Stocks与反Stocks分时耦合器中的滤光器组和反射镜组与快门配合分时的分离出Stocks光与反Stocks光；
步骤四，被分离出来的Stocks与反Stocks光传送到光电探测器将光信号转换成电信号，电信号被放大器放大后由数据采集器来进行数据采集，经数据采集器采集到的数据送往数据处理器综合处理，最后经FPGA高速数据处理器处理过的数据被送给计算机显示温度曲线。
作为本发明的优选方案之一，所述步骤三包括反Stocks滤光镜透过反Stocks光而反射其他光信号；Stocks滤光镜透过Stocks光而反射其他光信号；Stocks光经过反Stocks滤光镜的反射和Stocks滤光镜的过滤及反光镜，被由数据采集器控制的快门按一定频率截断，再经过反光镜和反Stocks滤光镜的反射后，进入光电探测器。
本发明公开了用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法，其与传统的光纤测温传感装置相比本发明有如下优点和积极效果：
1、该装置没有带宽限制和偏离差异，提高了测量精度；
2、减少了器件，降低设备成本；
3、仪器工作稳定性好，减少了需处理的数据。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明工作原理流程图；
图3为本发明Stocks与反Stocks分时耦合器结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对技术方案的实施作进一步的详细描述：
本发明涉及用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置及其使用方法，它主要包括激光器3，激光器3的输入端与激光驱动器2的输出端连接，激光驱动器2的输入端与同步控制器1的输出端连接，同步控制器1的输入端与数据处理器16的输出端连接，激光器3的输出端与Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置4的输入端连接，Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置4的输出端与光电探测器6的输入端连接，光电探测器6的输出端与放大器7的输入端连接，放大器7的输出端与数据采集器8的输入端连接，数据采集器8的输出端与数据处理器16的一输入端连接，所述Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置4由反Stocks滤光镜9、Stocks滤光镜10、4个反光镜11和快门12构成；其中，反Stocks滤光镜9透过反Stocks光14而反射其他光信号；Stocks滤光镜10透过Stocks光15而反射其他光信号。Stocks光15经过反Stocks滤光镜9的反射和Stocks滤光镜10的过滤及2个反光镜11，被由数据采集器8控制的快门按一定频率截断，再经过2个反光镜11和反Stocks滤光镜9的反射后，进入光电探测器6。这样只用一个光电探测器6就分时地把反Stocks光14和由反Stocks光14与Stocks光15的组成混合光转变成对应的电信号。
本发明用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置包括激光器，它的控制端与激光驱动器连接；激光器的激光13在反Stocks透镜9和Stocks透镜10的反射后射入传感光纤5中，它产生的后向散射信号被Stocks和Stocks分时耦合器分离出来传入探测器和放大器，射入到数据采集器；计算机连接数据处理器，数据处理器控制同步控制器和接收数据采集器的数据；同步控制器的同步信号输出端分别于激光驱动器和数据采集器连接，向它们发送同步信号使其同步工作。本发明该装置没有带宽限制和偏离差异，提高了测量精度；减少了器件，降低设备成本；仪器工作稳定性好，减少了需处理的数据。
其中计算机17是外围设备，其他设备是封闭在一个箱体内，计算机通过数据通讯接口和数据处理器进行通讯读取内部数据，并显示在计算机上。
在具体实施时，所述的同步控制器1是采用德州仪器公司的CDCE913同步时钟电路模块实现的；
在具体实施时，所述的激光驱动器2是采用高速电路制作的电流驱动器，可以很好地驱动激光器发射激光；
在具体实施时，所述的激光器3是半导体激光器，可根据激光驱动的驱动电流来发射激光；
在具体实施时，所述的传感光纤5是采用62.5/125μm多模光纤加低烟无卤外护套，带宽范围为≥400MHZ＠850nm、≥1000MHZ＠1300nm，衰减范围为≤3.0dB＠850nm、≤0.8dB＠1300nm；在具体实施时，所述的光电探测器6采用高灵敏度APD雪崩二极管来探测激光，将光信号转换电信号；
在具体实施时，所述的放大器7是采用德州仪器公司的OPA365型高性能的运算大器；
在具体实施时，所述的数据采集器8是采用德州仪器公司的高速数据采集器，运行速度为100Mb/s；
在具体实施时，所述的数据处理器16是采用ALTERA公司的告诉FPGA来实现的；
在具体实施时，所述的计算机17是通用的工业级计算机。
如图1、图2所示，当计算机17发送温度监测命令给数据处理器16时，数据处理器16驱动同步控制器1发出同步脉冲控制激光驱动器2和数据采集器8同步工作；激光驱动器2接到同步控制器1发来的同步脉冲后就开始驱动激光器3工作，向光纤中连续不断地发送激光；激光在光纤中传输时会发生后向喇漫散射，后向散射回来的激光信号被耦合器4分离一路出来送往产生的后向散射信号被Stocks和Stocks分时耦合器分离出来传入探测器和放大器，射入到数据采集器；计算机连接数据处理器，数据处理器控制同步控制器和接收数据采集器的数据；同步控制器的同步信号输出端分别于激光驱动器和数据采集器连接，向它们发送同步信号使其同步工作。本发明该装置没有带宽限制和偏离差异，提高了测量精度；减少了器件，降低设备成本；仪器工作稳定性好，减少了需处理的数据；最后经FPGA高速数据处理器处理过的数据被送给计算机显示温度曲线。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，不脱离本发明精神和范围的技术方案均应涵盖在本发明的专利申请范围当中。

Claims (4)

1、用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置，其主要包括激光器，激光器的输入端与激光驱动器的输出端连接，激光驱动器的输入端与同步控制器的输出端连接，同步控制器的输入端与数据处理器的输出端连接，激光器的输出端与Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置的输入端连接，Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与数据采集器的输入端连接，数据采集器的输出端与数据处理器的一输入端连接，其特征在于：所述Stocks与反Stocks分时滤光耦合装置由反Stocks滤光镜、Stocks滤光镜、若干反光镜和快门构成。
2.如权利要求1所述的用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置，其特征在于：所述反光镜为3—6个，所述快门在一组反光镜之间。
3.用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一，计算机发送温度监测命令给数据处理器，数据处理器立刻驱动同步控制器发出同步脉冲控制激光驱动器和数据采集器同步工作；
步骤二，激光驱动器接到同步控制器发来的同步脉冲后就开始驱动激光器工作，向光纤中连续不断地发送激光；
步骤三，激光在光纤中传输时会发生后向喇漫散射，后向散射回来的激光信号进入Stocks与反Stocks分时耦合器，被Stocks与反Stocks分时耦合器中的滤光器组和反射镜组与快门配合分时的分离出Stocks光与反Stocks光；
步骤四，被分离出来的Stocks与反Stocks光传送到光电探测器将光信号转换成电信号，电信号被放大器放大后由数据采集器来进行数据采集，经数据采集器采集到的数据送往数据处理器综合处理，最后经FPGA高速数据处理器处理过的数据被送给计算机显示温度曲线。
4.如权利要求3所述的用同一电路检测Stocks和反Stocks光的分布式光纤温度传感装置的使用方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：所述步骤三包括反Stocks滤光镜透过反Stocks光而反射其他光信号；Stocks滤光镜透过Stocks光而反射其他光信号；Stocks光经过反Stocks滤光镜的反射和Stocks滤光镜的过滤及反光镜，被由数据采集器控制的快门按一定频率截断，再经过反光镜和反Stocks滤光镜的反射后，进入光电探测器。
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