[發明專利]分布式光纖應力溫度傳感裝置及其傳感方法

有效

• 申請號: 200910054966.2
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101603866A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 仝芳軒;周正仙;皋魏;席剛
• 申請（專利權）人: 上海華魏光纖傳感技術有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01K11/32
• 代理公司: 上海光華專利事務所
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及一種分布式光纖傳感裝置，尤其涉及一種具有能同時測溫度和應力的分布式光纖傳感裝置；此外，本發明還涉及上述傳感裝置的傳感方法。

背景技術

分布式光纖傳感系統主要用于交通、建筑、電力、煤礦、石化等行業，其作用是實時測量這些重要的場所的各種參數。它對與保證工業系統設備正常運行，保障生命和財產的安全起著重要的作用。

現有的分布式光纖傳感裝置是由激光驅動器、激光器、、耦合器、濾光器、探測器、信號放大器、數據采集器、數據處理器和計算機組成。其工作原理為：激光器連續不斷地向探測光纜中發射激光，激光在光纜中傳輸過程中會發生后向散射，由于喇漫光譜對溫度是敏感的，而后通過耦合器和濾光器將后向散射光中的某一種光譜分離出來，再經過光電轉換和信號放大處理后進行數據采集，然后再將采集到的數據送往數據處理器計算機進行處理計算，最終得出所需要的數據。

在實際應用中人們總希望能同時測量多個參數。而溫度和應力是實際應用中眾多參數中比較十分重要的兩個參數。但現有的分布式光纖傳感裝置，只能測量單一的參數；要么只能測量溫度，要么只能測量應力，無法同時對兩個參數進行測量。

現有的分布式光纖傳感裝置存在的缺陷和不足如下：

(1)現有的光纖傳感裝置只能對單一的參數進行測，無法同時測量多個參數；

(2)測量應力的裝置會受到溫度的影響，精度較低；

(3)采用計算機處理數據，處理速度慢，影響探測響應速度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種分布式光纖應力溫度傳感裝置，可同時測溫度和應力。

另外，本發明還提供上述傳感裝置的傳感方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種分布式光纖應力溫度傳感裝置，其特征在于，該傳感裝置包括：

光源，用以發出連續光；

脈沖調制器，用以根據設計脈沖參數將光源發出的激光調制成所需要的脈沖光波；

環形器，用以將后向散射回來的激光完全分出來，輸出給一耦合器；

耦合器，用以將后向散射回來的激光分成兩路分別傳給兩個不同的濾光器：喇曼光濾光器、布里淵光濾光器；

喇曼光濾光器，用以濾掉除喇曼光以外的其他光，只有喇曼光能透過；

布里淵光濾光器，用以濾掉除布里淵光以外的其他光，只有布里淵光能透過；

喇曼光探測器、布里淵光探測器，分別與所述喇曼光濾光器、布里淵光濾光器連接，用以將接收的光信號轉換電信號；

第一放大器、第二放大器，分別與喇曼光探測器、布里淵光探測器連接，用以將上述電信號放大；

數據采集器，用以采集經所述第一放大器、第二放大器放大的電信號；

數據處理器，用以處理所述數據采集器采集的數據，得出溫度數據、應力數據。

作為本發明的一種優選方案，所述數據處理器還包括應力數據修正單元，用以使用溫度數據對應力數據進行修正。

作為本發明的一種優選方案，所述傳感裝置還包括計算機，通過數據通訊接口與數據處理器連接，用以讀取所述數據處理器得到的溫度數據、應力數據，并予以顯示。

作為本發明的一種優選方案，所述光源包括相連接的激光驅動器及激光器；激光驅動器用以驅動激光器發出激光。

作為本發明的一種優選方案，所述的激光驅動器是采用高速電路制作的電流驅動器；所述的激光器是半導體激光器，可根據激光驅動的驅動電流來發射激光。

作為本發明的一種優選方案，所述耦合器采用Y型光纖耦合器。

作為本發明的一種優選方案，所述喇曼光探測器、布里淵光探測器采用高靈敏度APD雪崩二極管來探測激光，將光信號轉換電信號。

一種上述分布式光纖應力溫度傳感裝置的傳感方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

通過環形器將后向散射光從傳感光纖中分離傳來；

后向散射光通過耦合器將后分成兩份分別傳給喇曼光濾光器和布里淵光濾光器；

喇曼光濾光器濾去其他的光，只透過喇曼光，再將喇曼光傳輸給喇曼光探測器；布里淵光濾光器濾去其他的光，只透過布里淵光，再將布里淵光傳輸給布里淵光探測器；

喇曼光探測器和布里淵光探測器將兩路光信號轉換成電信號，再分別傳輸給第一放大器和第二放大器進行放大處理，將信號放大到可采集處理的程度；

兩路放大器放大過的信號傳輸給數據采集器，進行數據采集和累加處理；數據采集器采集完的數據再傳輸給數據處理器進行計算，得出溫度數據、應力數據；其中，通過分析喇曼光的信息得到溫度數據，通過分析布里淵光的信息得到應力數據。