CN201425525Y - 荧光光纤传感解调系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种荧光光纤传感解调系统，包括通过光纤连接的荧光感应头和解调单元，解调单元包括光电转换模块，光电转换模块包括光电探测器、信号放大器、滤波器、A/D转换器。荧光感应头的受激发光信号输入给光电转换模块，光信号依次经过A/D转换器、滤波器、信号放大器至光电探测器，对微弱的受激发荧光信号的寿命进行检测。光电转换模块将转换后的电信号输入给单片机，经单片机处理后通过USB接口或RS232/485接口向外部输出探测结果。是一种结构紧凑、可靠、精确和经济的荧光光纤解调系统，可以广泛应用在电力、石油等领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种荧光光纤传感及解调技术，尤其涉及一种荧光光纤传感解调系统。
背景技术
对于特殊恶劣环境，包括强的电磁环境、高温高湿等，进行测控往往需要光纤传感来替代解决，这些领域常用光纤光栅对压力、温度、应变等物理量进行监测。
现有技术中，由于光纤光栅波长解调技术相对复杂，成本高，仅适合测量节点多的(至少30点以上)应用场合。
上述现有技术至少存在以下缺点：
结构复杂，测量的稳定、精确性相对差，在单点和少点(＜30个点)的传感应用场合不经济。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、可靠、精确和经济的荧光光纤传感解调系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
本实用新型的荧光光纤传感解调系统，包括通过光纤连接的荧光感应头和解调单元，所述解调单元包括光电转换模块，所述荧光感应头的激发光信号输入给所述光电转换模块，所述光电转换模块将转换后的电信号输入给单片机。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的荧光光纤传感解调系统，由于荧光感应头的激发光信号输入给光电转换模块，光电转换模块将转换后的电信号输入给单片机。解调装置简单、经济，结构紧凑，测量可靠、精确。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型中光源驱动及光电转换部分的原理图；
图3为本实用新型中探测及滤波的光学原理示意图。
具体实施方式
本实用新型的荧光光纤传感解调系统，其较佳的具体实施方式是，包括通过光纤连接的荧光感应头和解调单元，所述解调单元包括光电转换模块，所述荧光感应头的激发光信号输入给所述光电转换模块，所述光电转换模块将转换后的电信号输入给单片机。
所述荧光感应头包括荧光光纤光栅，所述荧光感应头内设有荧光物质，所述荧光物质可以为稀土材料Y2O2 S:Eu+Fe2O3。
所述光电转换模块可以包括光电探测器、信号放大器、滤波器、A/D转换器等，所述激发光信号依次经过所述A/D转换器、滤波器、信号放大器至光电探测器。
还包括激励光源，所述激励光源可以为发光二极管。
所述的光纤可以为外套耐高温材料的玻璃光纤。
所述单片机可以通过USB接口或RS232/485接口与外部连接。
具体实施例：
如图1所示，荧光感应头与解调单元用玻璃光纤及外套耐高温材料连接。荧光感应头部件内的荧光物质感应外界物理量如温度，在激励光下会激发出激发光回到解调部分单元，解调单元经过滤波后送进探测器里进行探测。荧光的寿命与产生荧光处的环境物理量如温度有很好的对应关系。通过探测受激发荧光的寿命，可以获知传感点的温度值。荧光物质以稀土材料Y2O2 S:Eu+Fe2O3作为传感材料，它的寿命在-50-400摄氏度范围内为数毫秒，比较适合处理。
如图2所示，光电转换部分主要实现噪声抑制、滤波、信号放大、A/D转换功能。其中LED为蓝色的光源，激发回来的光波长属红光范围，通过光学的滤波器能够选取需要的荧光进行处理。光源驱动产生激励光源经滤波片到荧光光纤感应头。荧光感应头激发出的激发光同样逆行回到光电探测器，最后进行模拟数字处理。
由于荧光信号很弱，需要对调制光脉冲实施滤波放大处理；过零检测是确定具体门限值，判断荧光寿命的标志，它和异或装置一起构成计算荧光寿命的自动计算电路。数字处理计算结果输出到PC进行针对实际应用的上层开发，诸如设置、告警、数据存储分析等。
光电脉冲触发电路是为了更好抑制噪声而采取的调制办法，系统中荧光感应头返回的激发光很容易埋没在噪声中，不加以噪声抑制，没办法提取有用信号，采取调制成脉冲，可以有效滤除掉噪声，脉冲调制频率为数KHz。
如图3所示，本实用新型中探测及滤波等光路的光学原理是：
光学结构功能包括产生激励光源、对激励光和激发光滤波、激发/激励光探测，荧光感应等。荧光物质以稀土材料Y2O2 S:Eu+Fe2O3作为敏感材料，它的寿命在-50-400摄氏度范围内为数毫秒，比较适合处理。
本实用新型中，选取经济实用的发光二极管作为光源，以稀土材料Y2O2 S:Eu+Fe2O3作为敏感材料，通过一套荧光信号检测装置，利用产生的荧光的周期与激励光相同，但在相位上滞后于激励光这一特性，对荧光寿命进行测量。微弱信号检测装置利用光电放大器、带通滤波器、异或电路等，有效抑制系统噪声，提高了系统的信噪比。
本实用新型是一种结构紧凑、可靠、精确和经济的荧光光纤解调系统，可以广泛应用在电力、石油、微波等领域。测量对象可以为高压变压器，电力柜，微波等设备的内部温度等，可以远程数据传输。数字接口可以为RS232、RS422、Ethernet、无线GSM短信等方式。该荧光光纤解调系统封装形式可以为手持式、壁挂式和桌用仪器式。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1、一种荧光光纤传感解调系统，包括通过光纤连接的荧光感应头和解调单元，其特征在于，所述解调单元包括光电转换模块，所述荧光感应头的激发光信号输入给所述光电转换模块，所述光电转换模块将转换后的电信号输入给单片机。
2、根据权利要求1所述的荧光光纤传感解调系统，其特征在于，所述荧光感应头包括有荧光物质，所述荧光物质为稀土材料Y2O2 S:Eu+Fe2O3。
3、根据权利要求1所述的荧光光纤传感解调系统，其特征在于，所述光电转换模块包括光电探测器、信号放大器、滤波器、A/D转换器，所述激发光信号依次经过所述A/D转换器、滤波器、信号放大器至光电探测器。
4、根据权利要求1所述的荧光光纤传感解调系统，其特征在于，包括激励光源，所述激励光源为发光二极管。
5、根据权利要求1所述的荧光光纤传感解调系统，其特征在于，所述的光纤为外套耐高温材料的玻璃光纤。
6、根据权利要求1所述的荧光光纤传感解调系统，其特征在于，所述单片机通过USB接口或RS232/485接口与外部连接。
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