CN105333973A - 拉曼光纤测温装置及其测温方法 - Google Patents

拉曼光纤测温装置及其测温方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105333973A
CN105333973A CN201510889987.1A CN201510889987A CN105333973A CN 105333973 A CN105333973 A CN 105333973A CN 201510889987 A CN201510889987 A CN 201510889987A CN 105333973 A CN105333973 A CN 105333973A
Authority
CN
China
Prior art keywords
data acquisition
data
acquisition module
module
pulse
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510889987.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105333973B (zh
Inventor
刘冲冲
邹翔
周瑞
周正仙
屈军
郑贤锋
崔执风
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Yili Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Normal University filed Critical Anhui Normal University
Priority to CN201510889987.1A priority Critical patent/CN105333973B/zh
Publication of CN105333973A publication Critical patent/CN105333973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105333973B publication Critical patent/CN105333973B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
    • G01K11/3206—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres at discrete locations in the fibre, e.g. using Bragg scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种拉曼光纤测温装置，脉冲激光模块发出的脉冲信号激光至环行器的输入端，所述环形器的其中一个输出端经第一传感光纤连接第一数据采集模块，另一个输出端经传感光纤连接第二数据采集模块，所述的传感光纤上设有光纤布拉格光栅，所述的第一数据采集模块和第二数据采集模块将采集的数据传输送至数据处理模块。该装置通过采集光纤两端的拉曼散射光，提升脉冲信号激光的能源利用率，并且可以均衡光纤两端采集到的信号强度。而且，发射一个激光脉冲可以采集两组拉曼散射数据用于平均，缩短了测量时间。

Description

拉曼光纤测温装置及其测温方法
技术领域
本发明涉及测温装置领域，尤其涉及一种采集光纤两端拉曼散射的测温装置。
背景技术
对基于自发拉曼散射原理的分布式光纤测温系统的研究始于20世纪70年代。与传统的温度传感系统相比，分布式光纤拉曼测温系统具有抗电磁干扰能力强、测量区域广、稳定性好、成本低和布线容易等优点。目前，分布式光纤拉曼测温系统以其独特优势已广泛应用在国防、工业、公共安全等领域。
现有的拉曼测温系统的工作原理为：激光器连续不断地向传感光纤中发射脉冲光，激光在光纤中传输过程中会发生拉曼散射，通过相关仪器对后向散射光进行数据采集。由于拉曼散射比较微弱，所以大都采用大量的叠加平均以提高采集数据的信噪比，然后再将平均后的数据送往数据处理器数据处理模块进行处理计算，最终得出整条光纤沿线的温度分布。
由于现有的方法只采集光纤中一个方向的散射光，并且需要大量数据进行平均运算，所以现有方法存在如下的缺陷和不足：1.光在光纤中传播存在损耗，所以采集到的散射曲线呈指数衰减，其在光纤末端信号的强度明显低于光纤前端的强度，末端的温度曲线变化幅度很小，会增大测量结果误差；2.只采集光纤一个方向的散射光，脉冲信号激光的能源利用率不高；3.平均运算需要大量的采集数据，只采集一个方向的散射光，效率低，温度测量时间较长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可以采集光纤两端的拉曼散射光，提升脉冲信号激光的能源利用率，且可以均衡光纤两端采集到信号强度的拉曼光纤测温装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：拉曼光纤测温装置，脉冲激光模块发出的脉冲信号激光至环行器的输入端，所述环形器的其中一个输出端直接连接第一数据采集模块，另一个输出端经传感光纤连接第二数据采集模块，所述的传感光纤上设有光纤布拉格光栅，所述的第一数据采集模块和第二数据采集模块将采集的数据传输送至数据处理模块。
所述的脉冲激光模块输送同步触发信号至第一数据采集模块，输送经延迟的同步触发信号至第二数据采集模块。
所述的激光脉冲模块发射中心波长为1550nm的窄线宽脉冲激光。
所述的光纤布拉格光栅的反射中心波长为1550nm。
基于所述的拉曼光纤测温装置的测温方法：
1)脉冲激光模块发出脉冲信号激光，同时给第一数据采集模块发送数据采集的触发脉冲，给第二数据采集模块发送经延迟的数据采集的触发脉冲；
2)第一数据采集模块和第二数据采集模块将数据传输送至数据处理模块；
3)数据处理模块将第二数据采集模块采集到的数据逆向排序，并与第一数据采集模块采集到的数据叠加平均，得出拉曼原始数据；
4)对3)中得出的光纤沿线的拉曼原始数据进行计算处理，得到传感光纤沿线的温度分布数据，则测温方法结束。
6、根据权利要求5所述的拉曼光纤测温装置的测温方法，其特征在于：所述的1中的给第二数据采集模块发送经延迟的数据采集的触发脉冲的延迟时间为t＝L/c，其中L为传感光纤长度，c为光在传感光纤中传播的群速度。
本发明的优点在于：
1、该装置可以采集光纤两端的拉曼散射光，提升了脉冲信号激光的能源利用率；
2、由于采集了光纤两端的拉曼散射信号，所以可以均衡光纤两端采集到的信号强度，减小测量结果误差；
3、发射一个激光脉冲可以采集两组拉曼散射数据用于平均，所以可以缩短测量时间。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为拉曼光纤测温装置结构示意图；
上述图中的标记均为：1、脉冲激光模块；2、第一数据采集模块；3、环行器；4、传感光纤；5、光纤布拉格光栅；6、第二数据采集模块；7、数据处理模块。
具体实施方式
本发明是一种采集光纤两端拉曼散射的测温装置，该装置可以采集光纤两端的拉曼散射光，提升脉冲信号激光的能源利用率，并且可以均衡光纤两端采集到的信号强度。而且，发射一个激光脉冲可以采集两组拉曼散射数据用于平均，缩短了测量时间。
如图1所示，测温装置包括脉冲激光模块1、第一数据采集模块2、环行器3、传感光纤4、光纤布拉格光栅5(FBG)、第二数据采集模块6和数据处理模块7。脉冲激光模块1通过环行器3连接传感光纤4，脉冲激光模块1发出的脉冲信号激光至环行器3的输入端，环形器的其中一个输出端直接连接第一数据采集模块2，另一个输出端经传感光纤4连接第二数据采集模块6，传感光纤4上设有光纤布拉格光栅5，光纤布拉格光栅5设置在第二传感光纤4的末端，第一数据采集模块2和第二数据采集模块6将采集的数据传输送至数据处理模块7。
其中第一数据采集模块和第二数据采集模块均由波分复用器、光电探测器和数据采集卡依次连接封装而成。
该装置的具体工作流程为：脉冲激光模块1发射波长为1550nm的脉冲信号激光经过环行器3进入传感光纤4，同时给第一数据采集模块2同步的数据采集触发信号，并且经过延时传输给第二数据采集模块6数据采集触发信号。脉冲信号激光在第一传感光纤4中产生的后向拉曼散射信号被光纤前端的第一数据采集模块2采集，继续向前传播的1550nm激光遇到反射中心波长为1550nm的FBG(光纤布拉格光栅5)后反射回来，反射回来的激光在传感光纤4中产生的后向拉曼散射信号被光纤末端的第二数据采集模块6采集，两个采集模块采集的数据传输给数据处理模块7分析，利用拉曼散射光时域反射技术得出光纤沿线的温度分布。
基于上述拉曼光纤测温装置的测温方法：
1)脉冲激光模块1发出脉冲信号激光，同时给第一数据采集模块2发送数据采集的触发脉冲，给第二数据采集模块6发送经延迟的数据采集的触发脉冲；其中延迟时间为t＝L/c，其中L为传感光纤4长度，c为光在传感光纤4中传播的群速度，延时过程可以通过软件编程实现，也可以通过其他方式实现。
2)第一数据采集模块2和第二数据采集模块6将数据传输送至数据处理模块7；
3)数据处理模块7将第二数据采集模块6采集到的数据逆向排序，并与第一数据材料模块采集到的数据叠加平均，得出拉曼原始数据；
4)对3)中得出的光纤沿线的拉曼原始数据进行计算处理，得到传感光纤沿线的温度分布数据，则测温方法结束。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.拉曼光纤测温装置，其特征在于：脉冲激光模块发出的脉冲信号激光至环行器的输入端，所述环形器的其中一个输出端直接连接第一数据采集模块，另一个输出端经传感光纤连接第二数据采集模块，所述的传感光纤上设有光纤布拉格光栅，所述的第一数据采集模块和第二数据采集模块将采集的数据传输送至数据处理模块。
2.根据权利要求1所述的拉曼光纤测温装置，其特征在于：所述的脉冲激光模块输送同步触发信号至第一数据采集模块，输送经延迟的同步触发信号至第二数据采集模块。
3.根据权利要求1或2所述的拉曼光纤测温装置，其特征在于：所述的激光脉冲模块发射中心波长为1550nm的窄线宽脉冲激光。
4.根据权利要求3所述的拉曼光纤测温装置，其特征在于：所述的光纤布拉格光栅的反射中心波长为1550nm。
5.基于权利要求1-4中任一项所述的拉曼光纤测温装置的测温方法，其特征在于：
1)脉冲激光模块发出脉冲信号激光，同时给第一数据采集模块发送数据采集的触发脉冲，给第二数据采集模块发送经延迟的数据采集的触发脉冲；
2)第一数据采集模块和第二数据采集模块将数据传输送至数据处理模块；
3)数据处理模块将第二数据采集模块采集到的数据逆向排序，并与第一数据采集模块采集到的数据叠加平均，得出拉曼原始数据；
4)对3)中得出的光纤沿线的拉曼原始数据进行计算处理，得到传感光纤沿线的温度分布数据，则测温方法结束。
6.根据权利要求5所述的拉曼光纤测温装置的测温方法，其特征在于：所述的1中的给第二数据采集模块发送经延迟的数据采集的触发脉冲的延迟时间为t＝L/c，其中L为传感光纤长度，c为光在传感光纤中传播的群速度。
CN201510889987.1A 2015-12-02 2015-12-02 拉曼光纤测温装置及其测温方法 Active CN105333973B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510889987.1A CN105333973B (zh) 2015-12-02 2015-12-02 拉曼光纤测温装置及其测温方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510889987.1A CN105333973B (zh) 2015-12-02 2015-12-02 拉曼光纤测温装置及其测温方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105333973A true CN105333973A (zh) 2016-02-17
CN105333973B CN105333973B (zh) 2017-12-15

Family

ID=55284627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510889987.1A Active CN105333973B (zh) 2015-12-02 2015-12-02 拉曼光纤测温装置及其测温方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105333973B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470381A (zh) * 2018-09-27 2019-03-15 威海北洋光电信息技术股份公司 基于折叠内插采样的光纤温度监测系统及采样方法
CN109799004A (zh) * 2019-04-11 2019-05-24 吉林大学 一种长距离光纤分布温度测量系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101000267A (zh) * 2006-12-25 2007-07-18 福建迅捷光电科技有限公司 全并行分布式光纤光栅温度传感方法及其系统
CN201909686U (zh) * 2010-12-10 2011-07-27 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种分布式光纤温度传感测量装置
WO2012018214A2 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Korea Research Institute Of Standards And Science Optic fiber distributed temperature sensor system with self-correction function and temperature measuring method using thereof
CN102928740A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 江苏省电力公司无锡供电公司 智能集合型故障诊断与在线测温系统
CN103123285A (zh) * 2013-02-05 2013-05-29 太原理工大学 基于混沌激光相干法的分布式光纤传感装置及其测量方法
US20130322490A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Kidde Technologies, Inc. Optical fiber sensing system
CN205280239U (zh) * 2015-12-02 2016-06-01 安徽师范大学 拉曼光纤测温装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101000267A (zh) * 2006-12-25 2007-07-18 福建迅捷光电科技有限公司 全并行分布式光纤光栅温度传感方法及其系统
WO2012018214A2 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 Korea Research Institute Of Standards And Science Optic fiber distributed temperature sensor system with self-correction function and temperature measuring method using thereof
CN201909686U (zh) * 2010-12-10 2011-07-27 聚光科技(杭州)股份有限公司 一种分布式光纤温度传感测量装置
US20130322490A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 Kidde Technologies, Inc. Optical fiber sensing system
CN102928740A (zh) * 2012-11-06 2013-02-13 江苏省电力公司无锡供电公司 智能集合型故障诊断与在线测温系统
CN103123285A (zh) * 2013-02-05 2013-05-29 太原理工大学 基于混沌激光相干法的分布式光纤传感装置及其测量方法
CN205280239U (zh) * 2015-12-02 2016-06-01 安徽师范大学 拉曼光纤测温装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109470381A (zh) * 2018-09-27 2019-03-15 威海北洋光电信息技术股份公司 基于折叠内插采样的光纤温度监测系统及采样方法
CN109799004A (zh) * 2019-04-11 2019-05-24 吉林大学 一种长距离光纤分布温度测量系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN105333973B (zh) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101603866B (zh) 分布式光纤应力温度传感装置及其传感方法
CN108458814B (zh) 面向光纤拉曼温度传感系统的自校准检测装置及温度解调方法
CN111323144B (zh) 温度、应变、振动同时测量的分布式光纤传感系统
CN107340077B (zh) 一种全分布式光纤温度及应力的传感方法与传感系统
CN105043586A (zh) 一种基于少模光纤的拉曼分布式测温系统和测温方法
CN103063242A (zh) 基于光时域反射与光纤光栅分布式实时监测系统及方法
CN108760080B (zh) 一种基于ase噪声的分布式光纤拉曼测温装置及方法
CN104864979A (zh) 一种分布式拉曼光纤测温系统测量误差的修正方法
CN103791937A (zh) 一种分布式光纤传感系统中数据采集的装置与方法
CN102853936A (zh) 远程分布式光纤拉曼温度传感器
CN101344441A (zh) 一种多通道同时监测的分布式光纤传感装置
CN107436201A (zh) 基于布里渊散射的分布式光纤温度应变传感系统及方法
CN102012283A (zh) 单光源双端输入探测型分布式光纤温度传感器
CN105333973A (zh) 拉曼光纤测温装置及其测温方法
CN104614091A (zh) 全光纤长距离高空间分辨率单光子温度传感器
CN203929276U (zh) 一种基于共振技术的光信号检测处理系统
CN202770555U (zh) 远程分布式光纤拉曼温度传感器和环形区域测温装置
CN103644981B (zh) 分布式光纤测温系统
CN102564642A (zh) 融合拉曼放大效应的光纤拉曼频移器的全分布光纤传感器
CN102928740B (zh) 智能集合型故障诊断与在线测温系统
CN201909687U (zh) 双端双波长自补偿分布式光纤温度传感器
CN205280239U (zh) 拉曼光纤测温装置
CN202453115U (zh) 一种拉曼放大效应的光纤拉曼频移器的全分布光纤传感器
CN201297965Y (zh) 一种多通道同时监测的分布式光纤传感装置
CN212391107U (zh) 一种分布式光纤传感检测系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190619

Address after: 210000 West of Building No. 29, Venture Center, Nanjing High-tech Zone, Jiangsu Province

Patentee after: Nanjing Henglon Electrical Equipment Co., Ltd.

Address before: 241000 Huajing South Road, Yijiang District, Wuhu, Anhui, Yijiang

Patentee before: Anhui Normal University

CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: 210000 West, 5th floor, Building 29, entrepreneurship center, Jiangbei new district, Nanjing City, Jiangsu Province

Patentee after: Jiangsu Yili Technology Co.,Ltd.

Address before: 210000 West of Building No. 29, Venture Center, Nanjing High-tech Zone, Jiangsu Province

Patentee before: Nanjing Henglon Electrical Equipment Co.,Ltd.