[發明專利]一種非恒溫下的閉環反饋控制分布式光纖溫度傳感系統

無效

• 申請號: 200910050412.5
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號: CN101551280A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 李旭;皋魏;席剛;尚利軍;周正仙;仝芳軒
• 申請（專利權）人: 上海華魏光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01K1/20;G01K7/18
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及分布式光纖溫度傳感技術領域，具體的說是一種非恒溫下的閉環反饋控制分布式光纖測溫傳感系統的技術方案。

背景技術

分布式光纖溫度傳感器是利用光纖感溫來確定連續空間溫度場的分布情況，與傳統的溫度傳感器相比，分布式光纖溫度測量系統的傳感元件采用光纖，具有電絕緣性、耐腐蝕性、信號傳輸帶寬寬、信息長距離傳輸損耗低等固有特性和本質安全性，為強電磁場、高壓大電流、易燃易爆、復雜幾何空間等惡劣環境(如地下電纜、船舶等)的溫度測試，提供了可行的新手段。光纖本身既是溫度傳感的功能元件，又是溫度傳感信息的傳輸通道，這是傳統的傳感器所無法比擬的。拉曼散射分布式光纖溫度傳感器則是利用一根纖細的光纖作為溫度信息的傳感和傳輸介質，敷設在溫度場中，可以測量光纖沿線的溫度分布情況，隨著光纖的增長，測量點數的增加，單位信息的獲取成本大大降低，這是拉曼散射分布式光纖溫度傳感器相對于其它光纖溫度傳感器的顯著優點。由于拉曼散射分布式光纖溫度傳感器具有可靠和本質安全的特點，所以使傳感器對溫度場，特別是大型構件溫度場的準確測量和實時控制變為可能，它的出現對以電信號為基礎的溫度傳感器和點式光纖溫度傳感器無疑是一場革命，使其達到了一個新的水平。

當前分布式光纖溫度傳感系統已經從實驗室的研究走向了實際的市場應用，綜合分析國內外的應用方案，就系統中的激光發射器和雪崩二極管所處的工作環境而言，一般的分為恒溫式的和非恒溫式的。前者研發周期長，電路和結構的設計非常復雜，尤其是恒溫的結構部分不易掌控；后者非恒溫式的，采用軟件補償和修正由于溫度的變化造成激光器和雪崩二極管的發射功率不恒定和倍乘系數減小，由此造成系統不穩定，結果非常不理想，基本上不能用于市場應用。

發明內容

本發明提供了一種非恒溫下的閉環反饋控制分布式光纖溫度傳感系統的解決方案，通過對系統內部結構進行了改進，改善了激光器、雪崩光電接收二極管管(APD)受溫度影響的光強減弱、倍乘系數減小的問題，克服了現有光纖測溫傳感系統存在的缺點和不足。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種非恒溫下的閉環反饋控制分布式光纖溫度傳感系統，其包括激光器，與激光器輸出端連接的光分路器；分別與光分路器連接的參考光纖和APD接收控制模塊；分別與APD接收控制模塊、參考光纖、激光器以及計算機連接的模數轉換模塊，其特征在于：所述參考光纖和APD接收控制模塊中分別設有鉑電阻用于測量環境溫度。

所述APD接收控制模塊分別包括兩個APD接收光電轉換模塊、信號放大模塊、提供APD工作的偏置電壓的高壓輸出模塊，探測APD工作環境溫度的鉑電阻以及與鉑電阻連接的閉環控制電路。

所述閉環控制電路是由電流變送器(XTR105)和相關元器件組成的閉環反饋控制電路。其中的一路鉑電阻用于探測參考光纖所處的環境溫度；另外一路鉑電阻用于探測接收Stocks和Anti-Stocks的APD工作時的環境溫度。

通過用精度等級為1/3B高精度的PT100鉑電阻將參考光纖所處的環境溫度探測出來后，經過模/數轉換后送給計算機可以定出傳感光纖探測到的溫度數據所對應的值；將兩個APD工作時的環境溫度對應的電路電壓值和與提供APD工作的偏置電壓的高壓控制模塊組成一個閉環反饋控制電路，當APD的工作環境溫度發生變化時，鉑電阻的探測電路的電壓值也相應發生變化，而與此電路相連接的高壓控制模塊調節APD的工作偏置電壓輸出，使得APD的提供一個穩定的電流輸出，即有一個接近于恒定的倍乘系數值，如此可消除因為溫度造成激光器輸出功率不恒定、APD轉換得到的電信號不恒定而受到影響，為整個分布式光纖溫度傳感系統的實現和穩定得到了一個前提保證。

發明公開了一種非恒溫下的閉環反饋控制分布式光纖溫度傳感系統，與傳統的光纖測溫傳感系統相比本發明有如下優點和積極效果：

1、本發明不需要增加一個恒溫系統，結構和電路上比較簡單，產品調試快速，容易實現；

2、本發明使得該套系統在室溫下長期工作，運行穩定，獲取的溫度曲線可以獲得非常滿意的結果。

3、本發明使得成本降低，為系統進入實際應用提供了市場保證。

附圖說明

圖1為本發明分布式光纖溫度傳感系統示意圖；

圖2為本發明中APD接收控制模塊示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖，對本發明進一步進行描述。