CN217953721U - 分布式光纤测温用控温结构及分布式光纤测温设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分布式光纤测温用控温结构及分布式光纤测温设备。分布式光纤测温用控温结构包括：壳体，限定出容置腔；温度检测模块，设置在容置腔内，温度检测模块用于检测容置腔内的实际温度；多个半导体制冷模块，间隔设置在容置腔内；控制器，与温度检测模块和半导体制冷模块控制连接，控制器根据预设温度范围与实际温度控制多个半导体制冷模块对壳体的内部进行加热或者制冷。本实用新型的技术方案解决了现有技术中的分布式光纤测温设备的测量精度较低的问题。

Description

分布式光纤测温用控温结构及分布式光纤测温设备

技术领域

本实用新型涉及温度检测技术领域，具体而言，涉及一种分布式光纤测温用控温结构及分布式光纤测温设备。

背景技术

分布式光纤测温设备利用光纤拉曼测温原理进行测温。光信号中拉曼频率的光对温度变化敏感，将拉曼信号光分离出来，通过分析拉曼光强推算出对应温度信号。因为光纤具有传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、尺寸小、抗干扰能力强等优势，可以广泛应用在楼宇火灾监测、油井温度监测、仓库安全监测等项目中。

实际应用中，分布式光纤测温设备主要存在以下两个问题：第一、随着监测时间延长，光电器件所处环境和初始条件差异较大，出现时漂和温漂；第二、温度监测准确度和温度标定点有关，当设备内部的温度变化较大时，超出原标定温度点越多，产生的温度误差越大。

综上所述，上述问题会导致分布式光纤测温设备的测量精度降低的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种分布式光纤测温用控温结构及分布式光纤测温设备，以解决现有技术中的分布式光纤测温设备的测量精度较低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种分布式光纤测温用控温结构，包括：壳体，限定出容置腔；温度检测模块，设置在容置腔内，温度检测模块用于检测容置腔内的实际温度；多个半导体制冷模块，间隔设置在容置腔内；控制器，与温度检测模块和半导体制冷模块控制连接，控制器根据预设温度范围与实际温度控制多个半导体制冷模块对壳体的内部进行加热或者制冷。

进一步地，半导体制冷模块具有制冷端和制热端，各半导体制冷模块的制冷端或制热端朝向壳体的内部设置，任意相邻两个半导体制冷模块的制热端的朝向相反。

进一步地，半导体制冷模块具有制冷端和制热端，各半导体制冷模块的制冷端或制热端与壳体的周向侧壁贴合设置。

进一步地，壳体包括：外壳，外壳上设有进风口和出风口；内壳，位于外壳内，内壳的外壁和外壳的内壁之间具有绕容置腔设置的环形通道，环形通道用于连通进风口和出风口，内壳的内部形成容置腔；导风风机，与控制器控制连接，导风风机设置在进风口处，以使气流经进风口进入环形通道且经出风口流出。

进一步地，出风口和进风口位于内壳的同一侧；或者，控温结构包括多个环形通道，多个环形通道沿内壳的中心线依次设置。

进一步地，壳体包括两个进风口、与两个进风口对应设置的两个导风风机和与两个进风口对应设置的两个出风口，两个进风口沿内壳的中心线方向间隔设置，和/或，两个进风口沿与内壳的中心线垂直的方向间隔设置。

进一步地，分布式光纤测温用控温结构还包括位于壳体内的扰流风机，扰流风机与控制器控制连接。

进一步地，分布式光纤测温用控温结构还包括用于连接温度检测模块和壳体的内壁的连接件，连接件由绝热材料制成。

进一步地，分布式光纤测温用控温结构包括多个温度检测模块，多个温度检测模块中的一部分间隔设置在容置腔的顶部，多个温度检测模块中的另一部分间隔设置在容置腔的底部。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种分布式光纤测温设备，包括：上述的控温结构；光学模块，位于控温结构的壳体内，光学模块用于收集光信号并将光信号转换为电压信号；信号处理模块，位于控温结构的壳体内，信号处理模块与光学模块连接，信号处理模块用于对电压信号进行处理，以得到温度分布情况；电源模块，用于向控温结构、光学模块以及信号处理模块供电。

应用本实用新型的技术方案，由于分布式光纤测温设备利用光纤进行温度监测，而其内部的光纤和光电器件都会受到温度的影响，通过设置本实施例的控温结构，其中，温度检测模块用来检测设备内部的温度，多个半导体制冷模块对壳体的内部进行加热或者制冷，以对设备内部进行恒温处理，从而保证整个光电系统处于恒温工作状态(即保证标定点处于恒温状态)，这样可以减小分布式光纤测温设备的温度监测误差，从而避免出现时漂、温漂的问题，进而可以提高分布式光纤测温设备的测量精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的分布式光纤测温用控温结构的结构示意图；

图2示出了图1的控温结构的一个方向的内部结构示意图；

图3示出了图1的控温结构的另一个方向的内部结构示意图；

图4示出了图1的控温结构的仰视图；以及

图5示出了图4的控温结构的A-A处剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、壳体；11、容置腔；12、外壳；121、进风口；122、出风口；13、内壳；16、环形通道；20、温度检测模块；30、半导体制冷模块；31、制热端；32、制冷端；40、控制器；50、扰流风机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，分布式光纤测温设备能够实现温度监测，其包括但不限于DTS(Distributed Temperature Sensing)设备、DAS(DistributedAcoustic Sensing)设备、DSS(Distributed Strain Sensor)设备等。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例提供了一种分布式光纤测温用控温结构。分布式光纤测温用控温结构包括壳体10、温度检测模块20、多个半导体制冷模块30和控制器40。其中，壳体10限定出容置腔11；温度检测模块20设置在容置腔11内，温度检测模块20用于检测容置腔11内的实际温度；多个半导体制冷模块30间隔设置在容置腔11内；控制器40与温度检测模块20和半导体制冷模块30控制连接，控制器40根据预设温度范围与实际温度控制多个半导体制冷模块30对壳体10的内部进行加热或者制冷。

上述技术方案中，由于分布式光纤测温设备利用光纤进行温度监测，而其内部的光纤和光电器件都会受到温度的影响，通过设置本实施例的控温结构，其中，温度检测模块20用来检测设备内部的温度，多个半导体制冷模块30对壳体10的内部进行加热或者制冷，以对设备内部进行恒温处理，从而保证整个光电系统处于恒温工作状态(即保证标定点处于恒温状态)，这样可以减小分布式光纤测温设备的温度监测误差，从而避免出现时漂、温漂的问题，进而可以提高分布式光纤测温设备的测量精度。

具体地，本实用新型的实施例中，温度检测模块20检测设备内部的温度，若设备内部的温度大于预设温度范围中的最大值，则控制多个半导体制冷模块30对壳体10的内部进行制冷；若设备内部的温度小于预设温度范围中的最小值，则控制多个半导体制冷模块30对壳体10的内部进行加热，这样，通过实时检测设备内的温度，并实时控制多个半导体制冷模块30对壳体10的内部进行制冷或加热，可以保证设备内部的温度处于预设温度范围内，从而保证整个光电系统处于恒温工作状态，以提高分布式光纤测温设备的测量精度。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，预设温度范围为15℃至25℃。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，半导体制冷模块30、温度检测模块20和控制器40组成了壳体10内部的负反馈测温系统。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，控制器40为单片机，可以让容置腔11内的温度场实现自动控制。

如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，半导体制冷模块30具有制冷端32和制热端31，各半导体制冷模块30的制冷端32或制热端31朝向壳体10的内部设置，任意相邻两个半导体制冷模块30的制热端31的朝向相反。

通过上述设置，朝向壳体10的内部的制热端31可以对壳体10的内部进行加热，朝向壳体10的内部的制冷端32可以对壳体10的内部进行制冷，且任意相邻两个半导体制冷模块30的制热端31的朝向相反，这样，可以实现多个制热端31间隔设置，多个制冷端32间隔设置，从而实现对壳体10的内部进行均匀加热或制冷，进而可以更好地对容置腔11内的温度进行控制，这样可以保证整个光电系统处于恒温工作状态，以提高分布式光纤测温设备的测量精度。

需要说明的是，同一个半导体制冷模块30的制冷端32和制热端31中的一个朝向壳体10的内部设置，同一个半导体制冷模块30的制冷端32和制热端31中的另一个则朝向壳体10的周向侧壁设置；且半导体制冷模块30为多个，相邻两个半导体制冷模块30中的一个的制热端31朝向容置腔11设置，相邻两个半导体制冷模块30中的另一个的制冷端32则朝向容置腔11设置，以实现朝向壳体10的内部的制冷端32和制热端31交替设置。

优选地，本实用新型的实施例中，半导体制冷模块30为TEC(Thermo ElectricCooler)半导体制冷器。

如图2和图3所示，本实用新型的实施例中，半导体制冷模块30具有制冷端32和制热端31，各半导体制冷模块30的制冷端32或制热端31与壳体10的周向侧壁贴合设置。

通过上述设置，与周向侧壁贴合设置的制冷端32可以将壳体10外部的热量由壳体10的周向侧壁导至制热端31，从而使半导体制冷模块的制热端31对容置腔11进行加热；且朝向容置腔11设置的制冷端32可以将壳体10内部的热量导至制热端31，且由壳体10的周向侧壁散热，从而使半导体制冷模块的制冷端32对容置腔11进行制冷，这样可以提高散热效率。

优选地，本实用新型的实施例中，壳体10内的周向侧壁安装有8个半导体制冷模块，分为2组，一组半导体制冷模块的制冷端朝向容置腔11设置，一组半导体制冷模块的制热端朝向容置腔11设置；且每次工作时只有一组启动即可。

如图2至图5所示，本实用新型的实施例中，壳体10包括外壳12、内壳13和导风风机。其中，外壳12上设有进风口121和出风口122；内壳13位于外壳12内，内壳13的外壁和外壳12的内壁之间具有绕容置腔11设置的环形通道16，环形通道16用于连通进风口121和出风口122，内壳13的内部形成容置腔11；导风风机与控制器40控制连接，导风风机设置在进风口121处，以使气流经进风口121进入环形通道16且经出风口122流出。

通过上述设置，一方面，内壳13的外壁和外壳12的内壁之间具有绕容置腔11设置的环形通道16，从而可以形成空腔结构，这样，不仅可以实现保温效果，在户外使用时，还可以起到防撞效果和防晒效果；另一方面，通过设置与环形通道16连通的进风口121和出风口122，以及设置在进风口121处的导风风机，这样可以增强容置腔11的内壁的导热效果，当壳体10的温度过高时，启动导风风机，可以实现壳体10的快速散热，进而实现对容置腔11的快速制冷。

优选地，本实用新型的实施例中，导风风机为离心风扇，以对壳体10进行散热。

优选地，本实用新型的实施例中，外壳12和内壳13均由具有高导热系数的金属材料制成，从而增强散热能力。

如图4所示，本实用新型的实施例中，出风口122和进风口121位于内壳13的同一侧。这样，可以使环形通道16环绕容置腔11的一周，从而增加壳体10的散热面积，进而提高散热效果。

优选地，出风口122位于进风口121的一侧。且进风口121处设有防水罩，以避免户外工作时有水汽进入环形通道16。

如图2所示，本实用新型的实施例中，控温结构包括多个环形通道16，多个环形通道16沿内壳13的中心线依次设置。这样可以增加壳体10的散热面积，从而提高散热效果。

如图4所示，本实用新型的实施例中，壳体10包括两个进风口121、与两个进风口121对应设置的两个导风风机和与两个进风口121对应设置的两个出风口122，两个进风口121沿内壳13的中心线方向间隔设置，且两个进风口121沿与内壳13的中心线垂直的方向间隔设置。

通过上述设置，可以实现两个进风口121的错位布置，也可以实现两个出风口122的错位布置，这样，可以避免热出风气流聚集，从而增加壳体10的散热能力。

如图2所示，本实用新型的实施例中，控温结构还包括位于壳体10内的扰流风机50，扰流风机50与控制器40控制连接。

通过上述设置，扰流风机50可以让容置腔11内的空气流通，以均匀容置腔11内的温度场，从而避免出现局部高温的情况。

优选地，本实用新型的实施例中，扰流风机50为轴流风扇。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，壳体10采用IP65防水等级设计，其内部为全密封状态，这样，通过设置扰流风机50，可以让容置腔11内的空气流通，从而使容置腔11内部空气的温度能够均匀分布，进而避免容置腔11内出现热量区域集中的问题。进一步地，设备对外的多个开口均采用航空接头方式进行交互，多个开口包括网口通信、光纤接口和供电接口。

具体地，本实用新型的实施例中，控温结构还包括用于连接温度检测模块20和壳体10的内壁的连接件，连接件由绝热材料制成。

通过上述设置，不仅可以将温度检测模块20安装在壳体10上，还可以避免壳体10的热量传递至温度检测模块20上，从而避免影响温度检测模块20的检测精度。绝热材料可以为玻璃纤维或者石棉等材料。

优选地，本实用新型的实施例中，连接件为塑料螺柱，采用塑料螺柱可以降低壳体10传热，使温度检测模块20仅测容置腔11内的温度。

优选地，本实用新型的实施例中，温度检测模块20为温度传感器。温度检测模块的测温位置所在形状为扁平形状，这样可以增加测温接触面。

如图2所示，本实用新型的实施例中，控温结构包括多个温度检测模块20，多个温度检测模块20中的一部分间隔设置在容置腔11的顶部，多个温度检测模块20中的另一部分间隔设置在容置腔11的底部。这样可以实现容置腔11内的温度场监测。

需要说明的是，多个温度检测模块20的位置可以调整，只要一部分位于顶部，另一部分位于底部，且多个温度检测模块20均匀分布即可。

优选地，本实用新型的实施例中，多个温度检测模块均布在容置腔11内。其中，温度检测模块的数量为六个。

本实用新型的实施例还提供了一种分布式光纤测温设备。分布式光纤测温设备包括上述的控温结构、光学模块和信号处理模块；其中，光学模块位于控温结构的壳体10内，光学模块用于收集光信号并将光信号转换为电压信号；信号处理模块位于控温结构的壳体10内，信号处理模块与光学模块连接，信号处理模块用于对电压信号进行处理，以得到温度分布情况；电源模块用于向控温结构、光学模块以及信号处理模块供电。

上述分布式光纤测温设备具有上述分布式光纤测温用控温结构的全部优点，此处不再赘述。

需要说明的是，上述光学模块和信号处理模块均采用现有技术，此处不再赘述。

需要说明的是，本实用新型的实施例的分布式光纤测温设备可以应用在石油、化工领域，如：在输油管或储油罐等设备上敷设光缆；分布式光纤测温设备还可以对电力电缆进行监测，如：将耐高压绝缘光纤敷设在电缆表面；分布式光纤测温设备还可以用于火灾探测，如：将耐高压绝缘光纤敷设在所要监测的目标附近；分布式光纤测温设备还可以用于隧道监测，如：在隧道内壁敷设光缆；分布式光纤测温设备还可以用于粮仓监测，如：将带有不锈钢管防护的光缆沿螺旋状敷设在粮仓底部。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：由于分布式光纤测温设备利用光纤进行温度监测，而其内部的光纤和光电器件都会受到温度的影响，通过设置本实施例的控温结构，其中，温度检测模块来检测设备内部的温度，多个半导体制冷模块对壳体的内部进行加热或者制冷，以对设备内部进行恒温处理，从而保证整个光电系统处于恒温工作状态(即保证标定点处于恒温状态)，这样可以减小分布式光纤测温设备温度监测误差，从而避免出现时漂、温漂的问题，进而可以提高分布式光纤测温设备的测量精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，包括：

壳体(10)，限定出容置腔(11)；

温度检测模块(20)，设置在所述容置腔(11)内，所述温度检测模块(20)用于检测所述容置腔(11)内的实际温度；

多个半导体制冷模块(30)，间隔设置在所述容置腔(11)内；

控制器(40)，与所述温度检测模块(20)和所述半导体制冷模块(30)控制连接，所述控制器(40)根据预设温度范围与所述实际温度控制多个所述半导体制冷模块(30)对所述壳体(10)的内部进行加热或者制冷。

2.根据权利要求1所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述半导体制冷模块(30)具有制冷端(32)和制热端(31)，各所述半导体制冷模块(30)的制冷端(32)或制热端(31)朝向所述壳体(10)的内部设置，任意相邻两个所述半导体制冷模块(30)的制热端(31)的朝向相反。

3.根据权利要求1所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述半导体制冷模块(30)具有制冷端(32)和制热端(31)，各所述半导体制冷模块(30)的制冷端(32)或制热端(31)与所述壳体(10)的周向侧壁贴合设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述壳体(10)包括：

外壳(12)，所述外壳(12)上设有进风口(121)和出风口(122)；

内壳(13)，位于所述外壳(12)内，所述内壳(13)的外壁和所述外壳(12)的内壁之间具有绕所述容置腔(11)设置的环形通道(16)，所述环形通道(16)用于连通所述进风口(121)和所述出风口(122)，所述内壳(13)的内部形成所述容置腔(11)；

导风风机，与所述控制器(40)控制连接，所述导风风机设置在所述进风口(121)处，以使气流经所述进风口(121)进入所述环形通道(16)且经所述出风口(122)流出。

5.根据权利要求4所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述出风口(122)和所述进风口(121)位于所述内壳(13)的同一侧；或者，所述控温结构包括多个所述环形通道(16)，多个所述环形通道(16)沿所述内壳(13)的中心线依次设置。

6.根据权利要求4所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述壳体(10)包括两个所述进风口(121)、与两个所述进风口(121)对应设置的两个所述导风风机和与两个所述进风口(121)对应设置的两个所述出风口(122)，两个所述进风口(121)沿所述内壳(13)的中心线方向间隔设置，和/或，两个所述进风口(121)沿与所述内壳(13)的中心线垂直的方向间隔设置。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述分布式光纤测温用控温结构还包括位于所述壳体(10)内的扰流风机(50)，所述扰流风机(50)与所述控制器(40)控制连接。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述分布式光纤测温用控温结构还包括用于连接所述温度检测模块(20)和所述壳体(10)的内壁的连接件，所述连接件由绝热材料制成。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的分布式光纤测温用控温结构，其特征在于，所述分布式光纤测温用控温结构包括多个所述温度检测模块(20)，多个所述温度检测模块(20)中的一部分间隔设置在所述容置腔(11)的顶部，多个所述温度检测模块(20)中的另一部分间隔设置在所述容置腔(11)的底部。

10.一种分布式光纤测温设备，其特征在于，包括：

权利要求1至9中任一项所述的控温结构；

光学模块，位于所述控温结构的壳体(10)内，所述光学模块用于收集光信号并将所述光信号转换为电压信号；

信号处理模块，位于所述控温结构的壳体(10)内，所述信号处理模块与所述光学模块连接，所述信号处理模块用于对所述电压信号进行处理，以得到温度分布情况；

电源模块，用于向所述控温结构、所述光学模块以及所述信号处理模块供电。

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