[實用新型]一種嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器

無效

• 申請號: 201020142719.6
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN201637505U
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 王劍鋒;張在宣;余向東;劉紅林;金永興;龔華平
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本實用新型涉及嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器，屬于光纖傳感器技術領域。

背景技術

在分布式光纖傳感器中，利用光纖的本征散射特性，光纖反斯托克斯拉曼散射光強度受光纖所處溫度調制的原理和光時域反射原理組成的分布式光纖拉曼溫度傳感器具有廣闊的應用市場。國內外現有的分布式光纖拉曼光子溫度傳感器由于受到系統信噪比的限制，最大測量距離為30km。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器，以延伸分布式光纖拉曼溫度傳感器系統的測溫光纖長度。

本實用新型的嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器包括半導體脈沖激光器、1x3光纖雙向耦合器、光開關、兩塊濾光片、兩個光電雪崩二極管、工控機和驅動接口，半導體脈沖激光器的輸出端與1x3光纖雙向耦合器的輸入端相連，1x3光纖雙向耦合器的一個輸出端與連接各測溫光纖的光開關相連，1x3光纖雙向耦合器的第二個輸出端依次經第一濾光片、第一光電雪崩二極管與工控機的一個輸入端相連，1x3光纖雙向耦合器的第三個輸出端依次經第二濾光片、第二光電雪崩二極管與工控機的另一個輸入端相連，工控機的輸出端經驅動接口與光開關相連。

工作時，半導體脈沖激光器發出的脈沖激光經過1x3光纖雙向耦合器進入光開關，通過光開關的不同輸出端進入各個測溫通道的測溫光纖。測溫光纖各點返回的背向反斯托克斯散射光信號經過光開關、1x3光纖雙向耦合器、第一濾光片和第一光電雪崩二極管，將背向反斯托克斯散射光信號轉換成摸擬電信號并放大進入工控機；測溫光纖各點返回的背向斯托克斯散射光信號經過光開關、1x3光纖雙向耦合器、第二濾光片和第二光電雪崩二極管，將背向斯托克斯散射光信號轉換成摸擬電信號并放大進入工控機；由工控機內插的數據采集卡對輸入的兩路背向散射光電信號進行采集，根據兩路背向散射光電信號的幅度關系由軟件運算出相應的溫度值。系統軟件通過工控機的RS232串行口向驅動接口發出光開關相應的切換指令，驅動接口將指令轉換成相應的電平控制光開關在不同通道間切換，實現多通道的溫度測量，有效地延伸了系統的測溫長度。由光纖上各段的反向反斯托克斯拉曼散射波的電信號V_as與反向斯托克斯散射波的電信號V_s的比值通過溫度標定得到電信號的比值與溫度的關系，得到光纖各段處的溫度，從而獲得空間的溫度場分布。

本實用新型的優點在于：

本實用新型利用光開關對光的時分復用特性，在分布式光纖拉曼溫度傳感器系統中嵌入光開關，將測溫光纖從原來的一路擴展為多路。可以有效地延伸分布式光纖拉曼溫度傳感器系統總的測溫光纖長度。

附圖說明

圖1是本實用新型的嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器的示意圖。

具體實施方式

參照圖1，嵌入光開關的分布式光纖拉曼溫度傳感器，包括半導體脈沖激光器21、1x3光纖雙向耦合器22、光開關23、兩塊濾光片24、25、兩個光電雪崩二極管26、27、工控機28和驅動接口29，圖例中，光開關23采用1X4多模光開關，半導體脈沖激光器21的輸出端與1x3光纖雙向耦合器22的輸入端相連，1x3光纖雙向耦合器22的一個輸出端與連接各測溫光纖30的1X4多模光開關23相連，1x3光纖雙向耦合器22的第二個輸出端依次經第一濾光片24、第一光電雪崩二極管26與工控機28的一個輸入端相連，1x3光纖雙向耦合器22的第三個輸出端依次經第二濾光片25、第二光電雪崩二極管27與工控機28的另一個輸入端相連，工控機28的輸出端經驅動接口29與1X4多模光開關23相連。

由工控機內插的數據采集卡對經過模數轉換及放大的來自測溫光纖各點返回的兩路背向反斯托克斯和斯托克斯散射光電信號進行采集，根據兩路背向散射光電信號的幅度關系由軟件運算出相應的溫度值，通過驅動接口發出1X4多模光開關相應的切換指令，控制1X4多模光開關在不同通道間切換，實現多通道的溫度測量，延伸系統的測溫長度。

本實用新型中，半導體脈沖激光器21可采用脈沖寬度小于30ns，波長為1550nm的半導體FP腔的高功率光纖激光器。

第一濾光片24采用波長為1450nm、寬帶＞30nm、隔離度＞30dB、損耗＜0.5％的反斯托克斯散射光濾波器；第二濾光片25采用波長為1660nm、寬帶＞30nm、隔離度＞30dB、損耗＜0.5％的斯托克斯拉曼散射光濾波器。驅動接口29與工控機28之間通過RS232串行口連接。