[發明專利]分布式光纖溫度傳感系統及其測量方法

有效

• 申請號: 201010293567.4
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101975625A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發明（設計）人: 陳志標;劉進;姜明武
• 申請（專利權）人: 蘇州光格設備有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光纖測溫技術，特別涉及一種高空間分辨力分布式光纖溫度設備傳感及其溫度的測量方法。

背景技術

近年來，分布式光纖溫度傳感系統得到了很快的發展，其測溫精度和測量距離基本上能滿足大部分工程實用化的需求。但是，分布式光纖溫度傳感系統的空間分辨力(空間采樣點的間隔距離，距離越小空間分辨力越高)仍然受到限制，空間分辨力主要取決于模數轉換器的信號采樣頻率。對于100MHz的采樣頻率，空間分辨力為1米。為提高空間分辨力，傳統的辦法是將采樣頻率提高，比如增加到400MHz，此時空間分辨力縮短到0.25米，但是高速AD轉換器的成本高昂，電路制備復雜。

分布式光纖溫度傳感系統中，背向散射反Stokes光(ASR)、Stokes光(SR)經過光波長分離器件分離后，由于傳播路徑不同到達光電探測器的時間不同，這樣，會造成傳感光纖上同一點反射的ASR和SR散射光到達探測器的時間不同，如果采樣時鐘相位相同，會導致同一時刻采集的ASR，SR信號對應于空間不同的點，分布式光纖溫度傳感系統由ASR和SR的比求出溫度的變化，ASR，SR信號不對齊必然會導致測溫系統的空間分辨率下降以及溫度偏差，甚至出現和實際溫度相反的情況。傳統的解決辦法是通過加入不同長度的匹配光纖使ASR，SR通道光纖長度保持一致，這種辦法操作起來比較復雜，而且很難精確補償長度的差別。

發明內容

本發明目的是克服現有技術存在的不足，提供一種結構簡單，成本低廉，且測量準確度高的高空間分辨力分布式光纖溫度傳感系統。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種分布式光纖溫度傳感系統，包括激光器模塊，與激光器模塊相連的光波長分離模塊，與光波長分離模塊輸出端相連的傳感光纖，與光波長分離模塊輸出端相連的ASR光探測器和SR光探測器，及ASR模數轉換器和SR模數轉換器，其特征在于：還包括一個時鐘產生器，所述的時鐘產生器發出與系統基準時鐘不同相位偏移的時鐘信號或脈沖信號；該時鐘產生器分別與ASR模數轉換器和SR模數轉換器、激光器模塊及數據處理單元相連；所述的時鐘信號控制ASR模數轉換器或SR模數轉換器進行數據采集；所述的脈沖信號控制激光器模塊。

所述的時鐘產生器為相位可設置的模數轉換時鐘源。

一種分布式光纖溫度傳感系統的測量方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)激光器模塊在時鐘產生器產生的時鐘信號控制下，發出脈沖激光，脈沖激光通過一個波長分離模塊輸入到傳感光纖；

(2)傳感光纖將反射回來的散射光通過另一個波長分離模塊分解成不同波長的ASR和SR信號分別光纖進入ASR和SR光探測器，由與之相連的ASR和SR通道模數轉換器；

(3)時鐘產生器發出與系統基準時鐘不同相位偏移的時鐘信號，控制ASR模數轉換器或SR模數轉換器進行數據采集，并轉換成數字信號送到數據處理單元；

(4)數據處理單元將接收到的信號經同步處理，計算得到溫度沿光纖的分布曲線。

一種分布式光纖溫度傳感系統的測量方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)激光器模塊在時鐘產生器產生的與系統基準時鐘不同相位偏移的脈沖信號控制下發出脈沖激光，脈沖激光通過一個波長分離模塊輸入到傳感光纖；

(2)傳感光纖將反射回來的散射光通過另一個波長分離模塊分解成不同波長的ASR和SR信號分別光纖進入ASR和SR光探測器，由與之相連的ASR和SR通道模數轉換器；

(3)ASR模數轉換器和SR模數轉換器分別進行數據采集，并轉換成數字信號送到數據處理單元；

(4)數據處理單元將接收到的信號經同步處理，計算得到溫度沿光纖的分布曲線。

本發明采用在ASR、SR對應的采集模塊和信號處理模塊間添加一時鐘產生器的方法，它為相位可設置的模數轉換時鐘源，該項技術方案的采用，在不改變采樣信號頻率的條件下，通過時鐘產生器產生相對于基準時鐘的不同相位偏移的方法，使空間采樣點相對偏移一小段空間距離，該相對偏移的一小段距離為系統新的空間分辨力，相位偏移越小，空間分辨力就越高，從而實現了在采樣頻率不變的條件下，通過相位偏移達到空間分辨力提高的目的。