CN214372994U - 一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，光纤光栅传感器、复用解调模块和机车控制系统，所述光纤光栅传感器设有外筒和内筒；且所述光纤光栅传感器的内筒设有三个位置不同的光纤光栅；所述通道接口电路由三路接口电路组成；本实用新型的第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅检测的温度通过复用解调模块进行信号处理之后，分别在机车控制系统中显示，通过机车显示屏能够清晰的观察到三个光纤光栅检测温度的对比值，另外通过第一光纤光栅和第二光纤光栅的主要作用在于辅助检测第三光纤光栅的准确性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器技术领域，具体为一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统。
背景技术
光纤光栅传感器凭借着高灵敏度的温度检测，在市场上的推广越来越广泛，但在研究和使用过程中光纤光栅传感器检测的温度不准确时，由于光纤光栅内部封装严密，光纤光纤传感器检测温度不正常时，没有设置相关技术对光纤光栅检测温度形成的数据进行对比，不能够及时的判断出是光纤光栅出现的问还是调制系统出现的问题，给光纤光栅传感器领域的发展带来了不便；
因此，现有技术已经不能满足现阶段的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
本实用新型提供如下技术方案一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，包括：光纤光栅传感器、复用解调模块和机车控制系统；
所述光纤光栅传感器设有外筒和内筒，且外筒由金属钢管焊接而成，且内筒设有保护栅区的环氧树脂；
所述光纤光栅传感器的内筒设有三个位置不同的光纤光栅，其中，第一光纤光栅通过1号金属管固定安装于靠近内筒上壁的左上角，且第二光纤光栅通过2号金属管固定安装于内筒下壁的右下角，所述第三光纤光栅固定安装于内筒中心，且第三光纤光栅的外侧通过毛细钢管上邻固接1号金属管底部且下邻固接2号金属管顶部；其中，所述1号金属管、2号金属管的中心两侧均水平设有供光纤贯穿的通孔，光纤贯穿栅尾通过通道接口电路耦接复用解调模块；所述复用解调模块安装于机车显示屏内且耦接机车控制系统；
所述复用解调模块包括发射宽带光谱的激光光源、耦接光纤光栅的通道接口电路、传输窄带光波的耦合器、控制光谱范围的光谱滤波器、将光信号转换为电信号的光电转换器、传输转换信号的模数转换器和数模转换器；
所述通道接口电路通过耦接机车控制系统的MCU控制接口输入和输出，所述通道接口电路由三路接口电路组成，其中第一路接口电路设有开关三极管VT1，且开关三极管VT1的集电极通过第一继电器耦接通道1接口，且开关三极管VT1的基极通过保护电阻R1耦接MCU的P0控制引脚；同理：第二路接口电路设有开关三极管VT2，且开关三极管VT2的集电极通过第二继电器耦接通道2接口，且开关三极管VT2的基极通过保护电阻R2耦接MCU的P1控制引脚；第三路接口电路设有开关三极管VT3，且开关三极管VT3的集电极通过第三继电器耦接通道3接口，且开关三极管VT3的基极通过保护电阻R3耦接MCU的P2控制引脚；所述通道1接口、通道2接口和通道3接口通过复用解调模块分别耦接第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅的尾纤。
有益效果：本实用新型的第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅检测的温度通过复用解调模块进行信号处理之后，分别在机车控制系统中显示，通过机车显示屏能够清晰的观察到三个光纤光栅检测温度的对比值，另外通过第一光纤光栅和第二光纤光栅的主要作用在于辅助检测第三光纤光栅的准确性，通过三个光纤光栅检测温度的变化幅度，可以很清晰的观察出第三光纤光栅是否正常进行工作，如果出现问题能够及时的判断出是否为光纤光栅出现的问题，便于及时检修。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型光纤光栅传感器放大结构示意图；
图3为本实用新型通道接口电路的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型提供如下技术方案一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，包括：光纤光栅传感器、复用解调模块和机车控制系统；
参考图1和图2，所述光纤光栅传感器设有外筒1和内筒2，且外筒1由金属钢管焊接而成，且内筒2设有保护栅区的环氧树脂3；所述光纤光栅传感器的内筒2设有三个位置不同的光纤光栅，其中，第一光纤光栅4通过1号金属管5固定安装于靠近内筒上壁的左上角，且第二光纤光栅6通过2号金属管7固定安装于内筒下壁的右下角，所述第三光纤光栅8固定安装于内筒2中心，且第三光纤光栅8的外侧设有毛细钢管9且上邻固接1号金属管5的底部且下邻固接2号金属管7的顶部；其中，所述1号金属管5、2号金属管7的中心两侧均水平设有供光纤贯穿的通孔，光纤贯穿栅尾通过通道接口电路耦接复用解调模块；所述复用解调模块安装于机车显示屏内且耦接机车控制系统；为了更好的测量温度，光纤光栅传感器的外筒和内筒均存在余热，对光纤光栅会产生些许的温度影响，将光纤光栅分别设置于靠近内筒的左上壁、内筒中心和靠近内筒的右上壁三个不同的位置，金属管使光栅与整个封装结构处在同一温度场，减小光纤光栅受外界环境的影响，同时也。用毛细钢管对第三光纤光栅进行封装，增强光纤光栅温度响应灵敏度，更够更加准确的测量温度，最后通过复用解调模块三个不同的通道输出到机车显示屏中，可以清晰的观察到光纤光栅传感器的温度变化，只要三个光纤光栅的变化幅度范围一致，即测量的数据准确。
所述复用解调模块包括发射宽带光谱的激光光源、耦接光纤光栅的通道接口电路、传输窄带光波的耦合器、控制光谱范围的光谱滤波器、将光信号转换为电信号的光电转换器、传输转换信号的模数转换器和数模转换器；复用解调模块的工作过程为：激光光源发射出宽带光谱，光谱经过耦合器通过光纤传输到第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅，且耦合器将光纤光栅反射的窄带光波传输到滤波器，经过滤波器的滤除宽带光波后经过光电转换器将光信号转换为电信号，然后通过模数转换器对采样信号进行转换传输到机车控制系统进行信号处理，机车控制系统对输入的数据的波长漂移解调后，经过分析处理得出温度变化的数值，实现温度的检测。
参考图3，所述通道接口电路通过耦接机车控制系统的MCU控制接口输入和输出，所述通道接口电路由三路接口电路组成，其中第一路接口电路设有开关三极管VT1，且开关三极管VT1的集电极通过第一继电器耦接通道1接口，且开关三极管VT1的基极通过保护电阻R1耦接MCU的P0控制引脚；同理：第二路接口电路设有开关三极管VT2，且开关三极管VT2的集电极通过第二继电器耦接通道2接口，且开关三极管VT2的基极通过保护电阻R2耦接MCU的P1控制引脚；第三路接口电路设有开关三极管VT3，且开关三极管VT3的集电极通过第三继电器耦接通道3接口，且开关三极管VT3的基极通过保护电阻R3耦接MCU的P2控制引脚；所述通道1接口、通道2接口和通道3接口通过复用解调模块分别耦接第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅的尾纤；第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅检测的温度通过复用解调模块进行信号处理之后，分别在机车控制系统中显示，通过机车显示屏能够清晰的观察到三个光纤光栅检测温度的对比值，由于第三光纤光栅受外界环境的影响最小，所以最准确的是第三光纤光栅检测的温度，第一光纤光栅和第二光纤光栅检测的温度值收到内筒的上壁和下壁的影响，存在着一定的温度误差，但是第一光纤光栅和第二光纤光栅的主要作用在于辅助检测第三光纤光栅的准确性，通过三个光纤光栅检测温度的变化幅度，可以很清晰的观察出第三光纤光栅是否正常进行工作，如果出现问题便于及时检修；
另外，在使用时，通过机车控制系统操控MCU选择性的打开或者关闭第一继电器、第二继电器或第三继电器，当打开第三继电器和打开第一继电器、第二继电器的其中一个时，使得第一光纤光栅与第三光纤光栅或者第二光纤光栅与第三光纤光栅形成对比，能够观察出2个光纤光栅对温度检测的变化的幅度和频率是否一致，从而判断第三光纤光栅是否正常工作；若对于对比结果存在疑惑，则全部打开第一继电器、第二继电器和第三继电器，则能够清晰的对比出第三光纤光栅与第一光纤光栅、第二光纤光栅的正常工作状态；平常使用时，也不需要实时对第三光纤光栅检测的温度结果进行对比，毕竟光纤光栅封装在内筒中也不容易损坏，则关闭第一继电器和第二继电器，只打开第三继电器使得第三光纤光栅工作即可；当不需要对温度检测时，则全部关闭第一继电器、第二继电器和第三继电器。
尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，包括光纤光栅传感器、复用解调模块和机车控制系统，其特征在于：
所述光纤光栅传感器设有外筒(1)和内筒(2)；且，
所述光纤光栅传感器的内筒(2)设有三个位置不同的光纤光栅；其中，
第一光纤光栅(4)通过1号金属管(5)固定安装于靠近内筒(2)上壁的左上角，且第二光纤光栅(6)通过2号金属管(7)固定安装于内筒(2)下壁的右下角，第三光纤光栅(8)固定安装于内筒(2)中心，且第三光纤光栅(8)的外侧通过毛细钢管(9)上邻固接1号金属管(5)底部且下邻固接2号金属管(7)顶部；
所述复用解调模块包括：发射宽带光谱的激光光源、耦接光纤光栅的通道接口电路、传输窄带光波的耦合器、控制光谱范围的光谱滤波器、将光信号转换为电信号的光电转换器、传输转换信号的模数转换器和数模转换器；
所述通道接口电路由三路接口电路组成；其中，
第一路接口电路设有开关三极管VT1，且开关三极管VT1的集电极通过第一继电器耦接通道1接口，且开关三极管VT1的基极通过保护电阻R1耦接MCU的P0控制引脚；第二路接口电路设有开关三极管VT2，且开关三极管VT2的集电极通过第二继电器耦接通道2接口，且开关三极管VT2的基极通过保护电阻R2耦接MCU的P1控制引脚；第三路接口电路设有开关三极管VT3，且开关三极管VT3的集电极通过第三继电器耦接通道3接口，且开关三极管VT3的基极通过保护电阻R3耦接MCU的P2控制引脚。
2.根据权利要求1所述的一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，其特征在于：所述外筒(1)由金属钢管焊接而成，且所述内筒(2)设有保护栅区的环氧树脂(3)。
3.根据权利要求1所述的一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，其特征在于：所述1号金属管(5)、2号金属管(7)的中心两侧均水平设有供光纤贯穿的通孔。
4.根据权利要求1所述的一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，其特征在于：光纤贯穿光纤光栅传感器的栅尾通过通道接口电路耦接复用解调模块；且，
所述复用解调模块安装于机车显示屏内且耦接机车控制系统。
5.根据权利要求1所述的一种复合光纤光栅温度传感器检测控制系统，其特征在于：所述通道1接口、通道2接口和通道3接口通过复用解调模块分别耦接第一光纤光栅、第二光纤光栅和第三光纤光栅的尾纤。
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