CN1268726A - 光纤雷达温度报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明由光缆、主机和温感元件三个部分组成,光缆分为特殊光缆和带塑套特殊光缆。特殊光缆是置于光缆的中心部位,温感元件紧贴着光缆的最外层,在光纤与温感元件之间设有填充硅油、内塑管、金属编织网和外塑管;带塑套特殊光缆的温感元件是间断、分段,插入外塑管中与光纤相隔设置。当环境温度与温感元件设定的温度值相近时,光缆的外塑套受力,稍微变形,微弯损耗的信号将通过主机报警,最长监测距离不少于30公里。

Description

光纤雷达温度报警装置

本发明涉及温度监测和报警装置领域。

众所周知，易燃易爆场所缺少监控手段，造成火灾的频繁发生，故给人民的生命财产带来了严重损失，因此人们期待着有一种理想的温度监测，报警装置面世。申请号89102365.8，公开号CN1046628A向社会披露了“光纤火灾报警器”，该发明是利用敏感于温度的探测器安置在光纤上。当某一位置温度超过一定值后，在该处设置的探测器将动作(温控玻璃球破碎)切断光纤，使光端机发出报警信号，提醒监控人员及时发出急救指令，把火灾消灭在萌芽之中。该发明的主要特征是在光纤上若干位置设置若干敏感于温度的探测器，探测器由外壳、底座、切断刀、温控玻璃球、调整细杆组成。它是由光纤、光端机和探测器所组成的一种火灾报警器，但该发明欠缺之处是：1)由于光纤细而脆，难以施工安装和长期使用；2)敏感元件(温控玻璃球)只能一次使用，再利用时必须更换；3)只能单点报警，由于光纤切断，断点以后温感元件动作信号就无法检测到；4)再利用是必须重新焊接光纤，这是比较麻烦的工作。5)探测器为机械式构件安装欠方便，尺寸较大，某些场合(如管道表面温控等)使用受到限制。

本发明的目的是向社会提供一种监控距离长(可达30公里)，密度高(监测两点距可达1米)，相同和不同温度设定的多点温度监测和超温报警(同时报警可达10点)，温感元件体积小，免维护(可自行复位和人工复位)，而且还具有现场寻址措施的实用化装置。

为达到上述的目的，设计方案是这样实现的：它由光缆、主机和温感元件组成，光缆分为特殊光缆和带塑套特殊光缆，两种光缆都可与温感元件巧妙结合，在达到特定的温测点时，温感元件带动光缆弯曲，使之内部光纤弯曲，其所产生的突变的光脉冲信号传给主机，主机发出指令信息，使之达到超温实时检测和报警要求。

附图说明：图1为主机光时域发射计原理图；图2为后向散射信号示意图；图3、图4是特殊光缆构造示意图；图5、图6是带塑套特殊光缆构造示意图；图7为特殊光缆未弯曲的示意图；图8为特殊光缆弯曲示意图。

现结合附图和实施例，将其特征作如下叙述：

图1所示的是主机光时域反射计工作原理，主机是本装置特殊光缆和带塑套特殊光缆的重要组成部分，它是利用光脉冲沿光纤传输时所产生的后散射信号(瑞利信号)来获得光纤损耗信息和位置信息，具体来说它由LD驱动器(激光发射电路)驱动LD(激光器)，经Y分束器将光传入光纤，光经光纤背向反射，反射光经光纤返回至Y分束器，由光纤反射的光经APD(光电雪崩二极管)把光转换成电信号，该电信号较弱，须经放大器放大，计算机发出数据采集指令，指令采集卡采集数据，恒温系统是为了控制APD的温漂，使之温度恒定。主机由脉冲半导体激光器，APD探测器及后续处理电路和伺服，补偿系统组成，其主体结构为改良的雷达系统。改良之处在于：a)APD温度补偿系统。该部分由APD恒温系统和伺服偏压源组成。b)动态扫描技术。使用本技术可以先初步检测，待发现火灾事故后，再在事故地点附近进行高分辩率测量，从而得到高精度的事故定位。c)动态扩展技术。通过控制APD的偏压，本系统可以将动态范围扩大，达到扩展监测距离的目的。

图2所示的是当后向散射信号获得光纤损耗信息，它在距离与幅值的坐标图中将显示损耗突变点S1、S2、……。当未取得任何损耗信息时，坐标图中则以无突变波形(指虚线波形)显示。尾端反射指菲涅耳反射。

图3、图4为特殊光缆的示意图，图中作了A-A剖视。这种结构是将温感元件1的两端圈固定，紧贴着特殊光缆的外塑管2，剖视图指出了内部结构，由光纤6、填充硅油5、内塑管4、金属编织网3、外塑管2、温感元件1构成，温感元件1是个单一非整圆形元件，扣扎在特殊光缆的外塑管2的外径上，光纤6是置于特殊光缆的中心部位，外塑管2与光缆6之间设有金属编织网3和内塑管4。填充硅油是在光纤与内塑管之间，它作为柔性介质，一是防止光纤受拉或受压，二是能保证一定同轴度的作用。

图5、图6为带塑套特殊光缆构造示意图，图中作了B-B剖视。带塑套特殊光缆由温感元件1、外塑管2、金属编织网3、内塑管4、填充硅油5、光纤6构成。温感元件1是单一元件，为反映温感元件1在光缆中安置状况特绘制了剖视图，从图中不难看出带塑套特殊光缆是将温感元件1与光纤6相隔设置，即温感元件1是插入带塑套特殊光缆的塑套管孔中，而光纤6处于温感元件1的下方位置。它也是被内塑套管4和金属编织丝3所包裹，带塑套特殊光缆的光缆部分结构相同于特殊光缆，温感元件1插入带塑套特殊光缆的外塑管孔中是间断、分段设置的，是根据总距离中监测点的需要而设。外塑管2起到保护和固定温感元件1的作用，当环境温度达到温感元件1所设定动作温度值时，温感元件动作带动带塑套特殊光缆弯曲。

图7是特殊光缆末弯曲的示意图，所示的温感元件1设于光缆的外塑管2上，该两者均属于直线段。

图8为特殊光缆弯曲时的示意图，因为温感元件1环境温度达到设定的温度值，该元件就产生弯曲，温感元件可变成“V”字形，“U”字形或其它不同角度。这种弯曲应力致使光缆的外塑套受力，光缆随之改变成相应形状，微弯损耗使之瑞利后向散射信号的损耗突变，主机即能获知信息及时显示温感元件动作地点并于报警告知，当值班人员排除产生超温故障后，温感元件由自动或手动予以复原，由此再周而复始工作。

以上所述的温感元件是一种形状记忆合金，可以在130℃以下任一温度设定，一般在制作时就设定温度值。它的外形为条形状，或两端有固定圈的条状，超温时可变成“V”形、“U”形或其它角度。

尽管本装置能准确报知故障距离，但由于最长的监测距离不少于30公里，待值班人员赶到时却未引起事故，原因是温度可能回复，则温感元件复原，不易查寻前兆预报现场；有时铺设的光缆并非直线，增加了查找超温点的难度，为了解决现场寻址的问题，本发明还采取了两项措施：其一为对光缆进行全长度标记，以数百米为一个记数单位，给定一个明显的记号，并标注长度尺码；其二在温感元件近旁光缆上设置有热变色材料，热变色材料与温感元件的动作同步，当达到设定的温度时，热变色材料变色(常用的为浅色变为深色)，使之一目了然。

Claims (3)

1、光纤雷达温度报警装置，由光缆、主机和温感元件三个部分组成，即由光纤(6)、填充硅油(5)、内塑管(4)、金属编织网(3)、外塑管(2)构成光缆部分；由LD(激光器)、LD驱动器(激光发射电路)、Y分束器、APD(光电二极管)、放大器、恒温系统、计算机等构成主机部分；温感元件为单一部分；其特征是：光缆部分设有特殊光缆，特殊光缆的光纤(6)是置于光缆的中心部位，温感元件(1)紧贴着光缆的最外层，在光纤(6)与温感元件(1)之间依次设有填充硅油(5)、内塑管(4)、金属编织网(3)和外塑管(2)。

2、光纤雷达温度报警装置，由光缆、主机和温感元件三个部分组成，即由外塑管(2)、金属编织网(3)、内塑管(4)、光纤(6)构成光缆部分；由LD(激光器)、LD驱动器(激光发射电路)、Y分束器、APD(光电二极管)、放大器、恒温系统、计算机等构成主机部分；温感元件(1)为单一部分；其特征是：光缆部分设有带塑套特殊光缆，带塑套特殊光缆的光纤(6)与温感元件(1)是相隔设置，即由温感元件(1)插入带塑套特殊光缆的外塑管中，其外圈被外塑管(2)所包裹，而光纤(6)处于温感元件下方位置，它也是被填充硅油(5)、内塑管(4)和金属编织网(3)所包裹；温感元件(1)插入带塑套特殊光缆的外塑管中，是间断、分段设置的。

3、根据权利要求1和要求2所述的光纤雷达温度报警系统装置，其特征是温感元件(1)在设定的一个温控值，环境温度升高，它们所相邻的特殊光缆或带塑套特殊光缆相应微弯，微弯损耗使之瑞利后向散射信号的损耗突变，由主机来获取光纤损耗信息和位置信息，进行监测和报警。

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