[實用新型]一種強度編碼型光纖光柵溫度監測報警系統

有效

• 申請號: 201020695728.8
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN202188925U
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 董新永;徐漢鋒;楊樟成
• 申請（專利權）人: 杭州光佑科技有限公司
• 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

本實用新型屬于光纖傳感技術領域，是一種新型的光纖光柵多點溫度同時監測報警系統。?

背景技術

在石油、化工、天然氣、能源等行業中，對溫度的監測是及其重要的，有時溫度過高會引起燃燒、爆炸等事故，從而導致生命、財產的損失。因此，溫度的實時監測技術具有重大的應用需求。?

傳統的溫度監測技術多基于電磁傳感器系統，用于易燃易爆等場合時存在不安全因素，而且容易受到電磁波、濕度等外界因素的干擾。利用光纖光柵制作的溫度監測系統則具有本質安全、抗電磁干擾、抗潮濕、抗腐蝕、體積小、重量輕等優點。目前，光纖光柵測溫技術主要有波分復用的光纖光柵測溫技術和全同光纖光柵測溫技術。波分復用光纖光柵測溫系統是利用波分復用技術在一根光纖上制作多個不同反射波長的光柵進行陣列式的多點測量，該系統的信號解調設備需要進行較寬范圍的波長掃描(通常在數十納米及以上)，因此價格昂貴，不利于在實際工程應用中推廣。而全同光纖光柵測溫系統中采用的光纖光柵的反射波長完全相同，因此解調設備只需要掃描很窄(1到幾個納米)的波長范圍即可實現信號的采集和監測，如果只用于報警則不需要波長掃描，因此降低了成本。但是由于系統不能辨別鏈路中的具體光纖光柵，因此只能同時監測多個光纖光柵分布的一段區域是否有溫度異常情況，而不能將溫度變化或報警點進行定位。?

發明內容

本實用新型采用多個反射波長相同、反射率不同的光纖光柵串接在一根光纖中實現溫度監測和報警，同樣只需要波長掃描范圍很窄(或固定波長)的解調設備，而且通過輸出信號的強度可以對光纖光柵進行辨別和定位。這種系統既節省了成本，又避免了全同光纖光柵系統不能定位溫度變化或報警的具體位置的缺點，因此更有優勢。?

如附圖所示：寬帶光源(1)通過光纖(7)與Y形光分路器(2)的一個分路端口相連；Y形光分路器(2)的合路端用光纖(7)與多個反射率不同而反射波長相同的光纖光柵(3)串接；Y形光分路器(2)的另一個分路端口用光纖(7)與可調濾波器(4)的輸入端口相連；可調濾波器(4)的輸出端通過光纖(7)與光探測器(5)相連；光探測器(5)的電信號通過導線(8)與聲光報警器(6)相連。?

本實用新型的工作原理為：寬帶光源所發出的光耦合進入光纖，通過Y形光分路器入射到用光纖串接的反射率不同、反射波長相同的光纖光柵中，同波長光纖光柵會選擇性的反射一窄帶光，窄帶光的中心波長為同波長光纖光柵的反射波長。窄帶反射光經Y形光分路器的另一分路端口進入可調濾波器。可調濾波器的濾波波長按報警要求設置一個掃描范圍，在正常狀態下，當光纖光柵的反射波長小于可調濾波器所設置波長掃描的最小值時，可調濾波器的濾波輸出端口無光輸出；當鏈路中任何一個光纖光柵所處的環境溫度升高，這一光纖光柵的反射波長將向長波方向移動，進入可調濾波器所設置的波長掃描范圍，可調濾波器產生光信號傳送到光探測器。因為光纖光柵的反射率不同，即光纖光柵反射的光強不同，所以根據光探測器探測到的不同光強可具體定位到某個發生溫度變化的光纖光柵位置，并且根據濾波器產生光信號時的掃描波長來計算溫度的變化值，從而可以達到實時監控的效果。當光纖光柵的反射波長與可調濾波器設置的波長掃?描最大值重合時(即環境溫度達到所設置的報警值)，可調濾波器的濾波輸出端有光輸出，光探測器探測到光信號從而觸發聲光報警器報警。總之，本實用新型不僅可以定位發生溫度變化的位置，而且可以測出該位置的溫度變化。?

寬帶光源是指寬帶大于鏈路中所有光纖光柵反射波長最大變化范圍的光源。寬帶光源的帶寬只需一到幾個納米就足夠，使用普通的發光二極管即可。?

反射率不同、反射波長相同的光纖光柵定義為制作在同一種材料、規格的光纖中、除反射率不同其它參數完全相同的多個光纖光柵，每個光纖光柵反射率間隔可根據信號探測系統的分辨精度、需要串聯的光纖光柵數量因素決定，可設為5％，即反射率依次為5％，10％，...，95％，～100％。?

可調濾波器是指濾波波長可以在一定范圍內人為改變或自動掃描的濾波器，這里的一定范圍是指：探測器所在環境下的溫度最大變化范圍所對應的光纖光柵反射波長的最大變化范圍。?

聲光報警器是指根據光探測器探測到的不同光強，產生不同信號的報警器。?

Y形光分路器、光探測器、以及相應的光纖、導線是滿足系統功能要求的普通器件。?

附圖說明

附圖為強度編碼型光纖光柵溫度監測報警系統原理示意圖。?