CN110146192B - 一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法，包括箱体，所述箱体外侧底端均匀开设有接口，一个所述接口外部卡接有接头，所述接头一端连接有数据线，所述数据线一端安装有光纤旋转连接器，本发明结构科学合理，使用安全方便，通过接头、数据线和光纤旋转连接器，便于对多个感温光纤进行连接的同时，使得其并联连接，能够在单个感温光纤发生损坏、感温光纤连接位置处松动或者转动时，避免感温光纤中的信号发生较大的损耗，再通过感温光纤的作用，方便其能够在多点位置处布控，通过隔离板和金属外壳，便于对箱体内部的仪器工作时，能够对其进行隔离，防止其工作而产生信号干扰，从而完成对信号进行补偿。

Description

一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法

技术领域

本发明涉及分布式光纤系统技术领域，具体为一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法。

背景技术

DTS(Distributed Temperature Sensing)，分布式光纤测温系统(DTS)也称为光纤测温，依据光时域反射(OTDR)原理和喇曼(Raman)散射效应对温度的敏感从而实现温度监测，全系统采用光纤作为敏感信息传感和信号传输的载体，具有连续测温、分布式测温、实时测温、抗电磁干扰、本征安全、远程监控、高灵敏度、安装简便、长寿命等特点，广泛应用于市政综合管廊、管道、隧道、电缆、石油石化、煤矿等行业；

但是，传统的分布式光纤测温系统(DTS)在进行测量时，需要先将感温光纤分布铺设在待测区域和物体上，感温光纤与测温主机连接时，当感温光纤发生损坏或者连接点松动时，会导致信号在传输的过程中发生损耗，从而测得到的温度与实际温度之间产生较大的误差，不能方便操作人员及时处理和预防，所以急需一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法来解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种分布式光纤测温补偿系统及其补偿方法，可以有效解决上述背景技术中提出的传统的分布式光纤测温系统(DTS)在进行测量时，需要先将感温光纤分布铺设在待测区域和物体上，感温光纤与测温主机连接时，当感温光纤发生损坏或者连接点松动时，会导致信号在传输的过程中发生损耗，从而测得到的温度与实际温度之间产生较大的误差，不能方便操作人员及时处理和预防的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分布式光纤测温补偿系统，包括箱体，所述箱体外侧底端均匀开设有接口，一个所述接口外部卡接有接头，所述接头一端连接有数据线，所述数据线一端安装有光纤旋转连接器，所述光纤旋转连接器外侧均匀连接有感温光纤；

所述箱体内部底端一侧安装有滤波器，所述箱体内部底端中部安装有放大器，所述箱体内部底端另一侧安装有光纤数据采集器，所述光纤数据采集器一端连接有数模转换器，所述箱体内部与滤波器和放大器对应位置处于均卡接有隔离板，所述箱体内壁端部安装有蓄电池，所述蓄电池外侧套接有金属外壳，所述箱体内壁顶端边部安装有控制面板，所述箱体顶端边部铰接有盖板，所述盖板一侧中部嵌入安装有显示屏。

基于上述技术特征，所述控制面板的输入端与市电输出端电性连接，所述滤波器、放大器、显示屏、数模转换器和光纤数据采集器的输入端均与控制面板输出端电性连接。

基于上述技术特征，所述盖板一侧靠近显示屏位置处开设有契合槽，所述盖板一侧端部安装有收纳板，所述收纳板一侧嵌入安装有玻璃，所述收纳板内部放置有柱状图板，所述盖板一侧靠近收纳板位置处均匀粘接有标签。

基于上述技术特征，所述箱体顶端中部开设有收纳槽，所述收纳槽内壁底端两侧均焊接有空心板，所述空心板两侧均开设有滑槽，所述滑槽内部滑动连接有导杆，所述滑槽内壁底端边部开设有固定孔，所述导杆外部套接有连接支撑架，所述连接支撑架一端套接有第一转轴，所述第一转轴外部套接有调节支架，所述第一转轴两端均啮合连接有固定帽，所述调节支架一端贯穿有第二转轴，所述第二转轴外部套接有U形块。

基于上述技术特征，所述U形块一侧与盖板一侧固定连接。

基于上述技术特征，所述收纳槽内壁中部等距开设有散热孔，所述收纳槽内壁中部靠近散热孔位置处卡接有契合板，所述契合板内侧连接有卡板，所述卡板内部绑接有滤尘网，所述契合板顶端一侧均匀嵌入安装有磁块。

基于上述技术特征，所述契合板的形状与契合槽的形状相同，所述契合槽和契合板之间相契合卡接。

一种分布式光纤测温补偿方法，包括如下步骤：

S1、信号采集：通过感温光纤和光纤数据采集器以便在多点位置处采集拉曼散热光，实现信号初步补偿；

S2、信号防干扰：通过分隔板和金属外壳对滤波器、放大器、光纤数据采集器、蓄电池之间的工作信号进行屏蔽隔离，实现信号的进一步补偿；

S3、信号滤波和放大：通过滤波器和放大器实现对感温光纤采集的信号进行滤波和放大；

S4、信号处理：通过数模转换器将得到的数字信号转换成模拟信号从而在显示屏上显示出来；

S5、信号分析对比：通过柱状图板和标签与显示屏显示的温度进行对比分析，从而确定温度是否在可控范围内。

根据上述技术特征，所述步骤S1中的感温光纤呈对称整列分布，而光纤旋转连接器上能够与多个感温光纤连接，多个感温光纤呈并联连接方式，感温光纤多点铺设在待测区域和物体上。

根据上述技术特征，所述步骤S5中的标签与柱状图中温度梯度一一对应，其中标签分别表示的有正常、缺陷、一般缺陷、严重缺陷、失常，根据不同时间段显示屏显示的模拟信号中的最高峰点，将测得的数据与柱状图板上进行分析对照。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

1、通过接头、数据线和光纤旋转连接器的作用，便于对多个感温光纤进行连接的同时，使得其并联连接，能够在单个感温光纤发生损坏、感温光纤连接位置处松动或者转动时，避免感温光纤中的信号发生较大的损耗，再通过感温光纤的作用，方便其能够在多点位置处布控，进一步提高采集的准确度，通过隔离板和金属外壳的作用，便于对箱体内部的仪器工作时，能够对其进行隔离，防止其工作而产生信号干扰，使得显示屏上显示的模拟信号清晰稳定，从而完成对信号进行补偿。

2、通过收纳板和玻璃的作用，方便将柱状图板进行放置，再通过柱状图板和标签的作用，便于将显示屏上显示的温度数据进行分析对比，方便操作人员能够判断测得的区域和物体的缺陷类型，以便可以对其记录和处理，无需现场单独处理大量的温度数据，提高了工作效率。

3、通过空心板、滑槽和导杆的作用，便于对连接支撑架进行滑动，再通过固定孔的作用，便于将导杆滑动到滑槽端部位置处进行卡合固定，并通过连接支撑架、调节支架和U形块的作用，便于对盖板进行支撑的同时，方便用户对显示屏上显示的内容进行观察和观看，同时，第一转轴和第二转轴能够对连接支撑架和调节支架进行收纳，方便盖板盖合在收纳槽内部。

4、通过契合槽、契合板、磁块和盖板的作用，便于对收纳槽进行密封，从而能够在未使用时，避免其内部受潮，再通过卡板和滤尘网的作用，避免在打开盖板时，灰尘落入到散热孔的内部，从而使得箱体内部的仪器发生损坏。

5、将多个感温光纤分点铺设在待检测的区域和物体上，并用光纤旋转连接器将多个感温光纤并联连接，光纤旋转连接器一端与箱体之间连接，当箱体内部的滤波器、放大器、光纤数据采集器、数模转换器和蓄电池正常工作时，其相互之间易发生干扰的现象，隔离板和金属外壳进一步降低了仪器之间的相互干扰，使得信号传输的更加稳定，实现对信号进行补偿的作用，然后通过光纤数据采集器采集感温光纤上的信号，经过滤波器和放大器分别对信号进行滤波和进行放大，接着，信号经过数模转换器将数字信号转换为模拟信号，通过显示屏显示出带波峰的模拟信号，接着，根据标签与柱状图板中温度梯度一一对应的关系，其中标签分别表示的有正常、缺陷、一般缺陷、严重缺陷、失常的关系，根据不同时间段显示屏显示的模拟信号中的最高峰点，将测得的数据与柱状图板上进行分析对照，并及时汇报处理。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明光纤旋转连接器的安装结构示意图；

图3是本发明箱体的内部结构示意图；

图4是本发明盖板的安装结构示意图；

图5是本发明空心板的安装结构示意图；

图6是本发明契合板的安装结构示意图；

图7是本发明的步骤流程图；

图中标号：1、箱体；2、接口；3、接头；4、数据线；5、光纤旋转连接器；6、感温光纤；7、滤波器；8、放大器；9、光纤数据采集器；10、数模转换器；11、隔离板；12、蓄电池；13、金属外壳；14、控制面板；15、盖板；16、显示屏；17、契合槽；18、收纳板；19、玻璃；20、柱状图板；21、标签；22、收纳槽；23、空心板；24、滑槽；25、导杆；26、固定孔；27、连接支撑架；28、第一转轴；29、调节支架；30、第二转轴；31、U形块；32、散热孔；33、契合板；34、卡板；35、滤尘网；36、磁块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图1-7所示，本发明提供一种技术方案，一种分布式光纤测温补偿系统，包括箱体1，箱体1外侧底端均匀开设有接口2，一个接口2外部卡接有接头3，接头3一端连接有数据线4，数据线4一端安装有光纤旋转连接器5，光纤旋转连接器5外侧均匀连接有感温光纤6。

箱体1内部底端一侧安装有滤波器7，箱体1内部底端中部安装有放大器8，箱体1内部底端另一侧安装有光纤数据采集器9，光纤数据采集器9一端连接有数模转换器10，箱体1内部与滤波器7和放大器8对应位置处于均卡接有隔离板11，箱体1内壁端部安装有蓄电池12，蓄电池12外侧套接有金属外壳13，箱体1内壁顶端边部安装有控制面板14，箱体1顶端边部铰接有盖板15，盖板15一侧中部嵌入安装有显示屏16。

控制面板14的输入端与市电输出端电性连接，滤波器7、放大器8、显示屏16、数模转换器10和光纤数据采集器9的输入端均与控制面板14输出端电性连接，便于通过控制面板14控制其仪器的接通。

盖板15一侧靠近显示屏16位置处开设有契合槽17，盖板15一侧端部安装有收纳板18，收纳板18一侧嵌入安装有玻璃19，收纳板18内部放置有柱状图板20，盖板15一侧靠近收纳板18位置处均匀粘接有标签21，便于对显示的信号进行对比分析。

箱体1顶端中部开设有收纳槽22，收纳槽22内壁底端两侧均焊接有空心板23，空心板23两侧均开设有滑槽24，滑槽24内部滑动连接有导杆25，滑槽24内壁底端边部开设有固定孔26，导杆25外部套接有连接支撑架27，连接支撑架27一端套接有第一转轴28，第一转轴28外部套接有调节支架29，第一转轴28两端均啮合连接有固定帽，调节支架29一端贯穿有第二转轴30，第二转轴30外部套接有U形块31，便于对盖板15进行支撑的同时，方便用户对显示屏16上显示的内容进行观察和观看，U形块31一侧与盖板15一侧固定连接，便于带动盖板15进行转动，收纳槽22内壁中部等距开设有散热孔32，收纳槽22内壁中部靠近散热孔32位置处卡接有契合板33，契合板33内侧连接有卡板34，卡板34内部绑接有滤尘网35，契合板33顶端一侧均匀嵌入安装有磁块36，便于将盖板15吸附在契合板33上，契合板33的形状与契合槽17的形状相同，契合槽33和契合板17之间相契合卡接，方便将契合槽17和契合板33之间卡合。

实施例2：如图7所示，一种分布式光纤测温补偿方法，包括如下步骤：

S1、信号采集：通过感温光纤和光纤数据采集器以便在多点位置处采集拉曼散热光，实现信号初步补偿；

S2、信号防干扰：通过分隔板和金属外壳对滤波器、放大器、光纤数据采集器、蓄电池之间的工作信号进行屏蔽隔离，实现信号的进一步补偿；

S3、信号滤波和放大：通过滤波器和放大器实现对感温光纤采集的信号进行滤波和放大；

S4、信号处理：通过数模转换器将得到的数字信号转换成模拟信号从而在显示屏上显示出来；

S5、信号分析对比：通过柱状图板和标签与显示屏显示的温度进行对比分析，从而确定温度是否在可控范围内。

根据上述技术特征，步骤S1中的感温光纤呈对称整列分布，而光纤旋转连接器上能够与多个感温光纤连接，多个感温光纤呈并联连接方式，感温光纤多点铺设在待测区域和物体上。

根据上述技术特征，步骤S5中的标签与柱状图中温度梯度一一对应，其中标签分别表示的有正常、缺陷、一般缺陷、严重缺陷、失常，根据不同时间段显示屏显示的模拟信号中的最高峰点，将测得的数据与柱状图板上进行分析对照。

本发明的工作原理及使用流程：首先将多个感温光纤6分点铺设在待检测的区域和物体上，并用光纤旋转连接器5将多个感温光纤6并联连接，能够在单个感温光纤6发生损坏、感温光纤6连接位置处松动或者转动时，避免感温光纤6中的信号发生较大的损耗，光纤旋转连接器5一端通过数据线4和接头3与接口2之间连接，通过控制面板14分别控制箱体1内部仪器的工作，当箱体1内部的滤波器7、放大器8、光纤数据采集器9、数模转换器10和蓄电池12正常工作时，其相互之间易发生干扰的现象，隔离板11和金属外壳13进一步降低了仪器之间的相互干扰，使得信号传输的更加稳定，实现对信号进行补偿的作用；

其次通过光纤数据采集器9采集感温光纤6上的信号，经过滤波器7和放大器8分别对信号进行滤波和放大，接着，信号经过数模转换器10将数字信号转换为模拟信号，通过显示屏16显示出带波峰的模拟信号，接着，根据标签21与柱状图板20中温度梯度一一对应的关系，其中标签21分别表示的有正常、缺陷、一般缺陷、严重缺陷、失常的关系，根据不同时间段显示屏16显示的模拟信号中的最高峰点，将测得的数据与柱状图板20进行分析对照，方便操作人员能够判断测得的区域和物体的缺陷类型，以便可以对其记录和处理，无需现场单独处理大量的温度数据，提高了工作效率，由于在使用时，卡板34内部的滤尘网35，能够避免在打开盖板15时，灰尘落入到散热孔32的内部，从而使得箱体1内部的仪器发生损坏；

最后使用结束后，取下第一转轴28两端的固定帽，滑动在滑槽24内部的导杆25，从而将导杆25移动到空心板23的另一端的固定孔26，通过第一转轴28和第二转轴30使得连接支撑架27和调节支架29进行转动，以便对连接支撑架27和调节支架29进行收纳，方便盖板15盖合在收纳槽22内部，同时契合槽17和契合板33之间契合卡接，契合板33上的磁块36与盖板15吸附在一起，从而能够在未使用时，避免其内部受潮，影响使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分布式光纤测温补偿系统，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)外侧底端均匀开设有接口(2)，一个所述接口(2)外部卡接有接头(3)，所述接头(3)一端连接有数据线(4)，所述数据线(4)一端安装有光纤旋转连接器(5)，所述光纤旋转连接器(5)外侧均匀连接有感温光纤(6)；

所述箱体(1)内部底端一侧安装有滤波器(7)，所述箱体(1)内部底端中部安装有放大器(8)，所述箱体(1)内部底端另一侧安装有光纤数据采集器(9)，所述光纤数据采集器(9)一端连接有数模转换器(10)，所述箱体(1)内部与滤波器(7)和放大器(8)对应位置处于均卡接有隔离板(11)，所述箱体(1)内壁端部安装有蓄电池(12)，所述蓄电池(12)外侧套接有金属外壳(13)，所述箱体(1)内壁顶端边部安装有控制面板(14)，所述箱体(1)顶端边部铰接有盖板(15)，所述盖板(15)一侧中部嵌入安装有显示屏(16)；

所述感温光纤(6)呈对称整列分布，多个感温光纤(6)以并联方式连接在所述光纤旋转连接器(5)上；

所述盖板(15)一侧靠近显示屏(16)位置处开设有契合槽(17)，所述盖板(15)一侧端部安装有收纳板(18)，所述收纳板(18)一侧嵌入安装有玻璃(19)，所述收纳板(18)内部放置有柱状图板(20)，所述盖板(15)一侧靠近收纳板(18)位置处均匀粘接有标签(21)；

所述控制面板(14)的输入端与市电输出端电性连接，所述滤波器(7)、放大器(8)、显示屏(16)、数模转换器(10)和光纤数据采集器(9)的输入端均与控制面板(14)输出端电性连接；

所述箱体(1)顶端中部开设有收纳槽(22)，所述收纳槽(22)内壁底端两侧均焊接有空心板(23)，所述空心板(23)两侧均开设有滑槽(24)，所述滑槽(24)内部滑动连接有导杆(25)，所述滑槽(24)内壁底端边部开设有固定孔(26)，所述导杆(25)外部套接有连接支撑架(27)，所述连接支撑架(27)一端套接有第一转轴(28)，所述第一转轴(28)外部套接有调节支架(29)，所述第一转轴(28)两端均啮合连接有固定帽，所述调节支架(29)一端贯穿有第二转轴(30)，所述第二转轴(30)外部套接有U形块(31)。

2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温补偿系统，其特征在于：所述U形块(31)一侧与盖板(15)一侧固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温补偿系统，其特征在于：所述收纳槽(22)内壁中部等距开设有散热孔(32)，所述收纳槽(22)内壁中部靠近散热孔(32)位置处卡接有契合板(33)，所述契合板(33)内侧连接有卡板(34)，所述卡板(34)内部绑接有滤尘网(35)，所述契合板(33)顶端一侧均匀嵌入安装有磁块(36)。

4.根据权利要求3所述的一种分布式光纤测温补偿系统，其特征在于：所述契合板(33)的形状与契合槽(17)的形状相同，所述契合槽(33)和契合板(17)之间相契合卡接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种分布式光纤测温补偿系统的补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1、信号采集：通过感温光纤和光纤数据采集器以便在多点位置处采集拉曼散热光，实现信号初步补偿；

S2、信号防干扰：通过分隔板和金属外壳对滤波器、放大器、光纤数据采集器、蓄电池之间的工作信号进行屏蔽隔离，实现信号的进一步补偿；

S3、信号滤波和放大：通过滤波器和放大器实现对感温光纤采集的信号进行滤波和放大；

S4、信号处理：通过数模转换器将得到的数字信号转换成模拟信号从而在显示屏上显示出来；

S5、信号分析对比：通过柱状图板和标签与显示屏显示的温度进行对比分析，从而确定温度是否在可控范围内；

所述步骤S1中的感温光纤呈对称整列分布，而光纤旋转连接器上能够与多个感温光纤连接，多个感温光纤呈并联连接方式，感温光纤多点铺设在待测区域和物体上。

6.根据权利要求5所述的一种分布式光纤测温补偿系统的补偿方法，其特征在于：所述步骤S5中的标签与柱状图板中温度梯度一一对应，其中标签分别表示的有正常、缺陷、一般缺陷、严重缺陷、失常，根据不同时间段显示屏显示的模拟信号中的最高峰点，将测得的数据与柱状图板上进行分析对照。

Images