[發明專利]一種用于易燃易爆物品溫度檢測的光纖光柵溫度傳感系統

有效

• 申請號: 201210187732.7
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102680139A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 魏鵬;劉文濤;周亞光;李成貴
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，具體涉及用于一種易燃易爆物品溫度檢測的光纖光柵溫度傳感系統。

背景技術

傳感器技術是現代測量和自動化系統的重要技術之一。在易燃易爆物品溫度的測量中，由于一般的溫度傳感器在電磁干擾、高腐蝕、絕緣性以及測量范圍等方面表現得都很乏力，因此研究出一種抗干擾能力強的溫度傳感器已經迫在眉睫。

光纖光柵是20世紀90年代發展起來的新型光電子器件，經過10多年的發展，光纖光柵的制作技術日趨成熟，系統應用不斷拓展。由于光纖光柵的敏感變化參量為光的波長，與其他光纖傳感器相比，它有許多獨特的優勢，例如：在一根光纖上可串接多個光柵傳感器或在一根光纖上可以同時刻多個光柵，單獨尋址；抗電磁干擾能力強；不受光源、傳輸線路損耗等因素所引起的對光強度變化的干擾；體積小，可以置于結構內；它的測量是絕對值，不需要校零；靈敏度高；抗潮濕、抗腐蝕能力強，可以在惡劣環境中長期使用。

光纖光柵在測量易燃易爆溫度方面的專利很少，現有中國專利ZL201020003923.X“氣體光譜吸收盒與溫控光柵聯合光纖光柵火災報警系統”，由于其采用F-P波長解調技術，而FP腔部件需要高速移動，因此壽命有限，而且雖然多通道同時掃描，但是無法同時獲取一個波段的數據；中國專利ZL201020695728.8“一種強度編碼型光纖光柵溫度監測報警系統”利用發射率梯度變化而發射波長相同的光纖光柵溫度傳感器，通過可調諧濾波器濾波掃描，監測溫度的變化，但是其結構復雜、靈敏度不高，抗震性也不行；中國專利ZL200520034822.8“光纖光柵溫度感應報警裝置”傳感光柵與參考光柵進行比較，給出溫度報警信息但同樣也是監測精度不高，抗震性不好。

發明內容

本發明的目的在于，克服已有的技術局限，將光纖光柵傳感器引入溫度測量領域，提供了一種用于易燃易爆物品溫度檢測的光纖光柵溫度傳感系統的方案，該系統具有濾波帶寬寬、信噪比高、信道串擾小、壽命長、檢測精度高、靈敏度高，不受電磁干擾，電氣絕緣好，耐腐蝕，無電火花、抗震性好的特點，而且對于同一個通道上所有光譜能夠同時獲得。

本發明采用的技術方案：一種用于易燃易爆物品溫度檢測的光纖光柵溫度傳感系統，包括光纖布拉格光柵溫度傳感器，光纖環行器，ASE寬帶光源，光開關，光開關驅動裝置，準直透鏡，全息體相位光柵，聚光透鏡，光電探測器，控制電路，DSP電路，存儲器和上位機，其中光纖布拉格光柵溫度傳感器粘貼于易燃易爆物品表面，ASE寬帶光源的3dB帶寬為40nm；ASE寬帶光源與光纖環形器的A端口相連接；光纖環形器B端口經光開關與光纖布拉格光柵溫度傳感器相連，光開關由光開關驅動裝置控制，光纖環形器的C端口與準直透鏡相連接；ASE寬帶光源輸出的光通過光纖環形器，從光纖環形器的A端口進B端口出，經光開關到達光纖布拉格光柵溫度傳感器，符合光纖布拉格光柵溫度傳感器光柵中心波長的光被光纖布拉格光柵溫度傳感器反射后，又從C端口返回光纖環形器，從光纖環形器B端口輸出，進入準直透鏡，光信號經準直透鏡準直后進入全息體相位光柵，由于多波長的光會產生衍射色散，進入全息體相位光柵的不同波長的光被全息體相位光柵分開并形成衍射帶，這些衍射帶最后通過聚光透鏡聚焦照射在光電探測器的不同位置上，這時不同波長的光信號被光電探測器探測并被轉換成電信號，電信號依次經過控制電路，DSP電路，存儲器，上位機，并由上位機輸出。

其中光纖布拉格光柵溫度傳感器通過膠帶粘貼在易燃易爆物品表面，通過光纖布拉格光柵溫度傳感器測量易燃易爆物品所處的溫度改變量。

所述ASE寬帶光源，中心波長為1550nm，3dB帶寬為40nm。

所述光纖環形器回波損耗大于等于50dB。

所述的光電探測器為半導體InGaAs?PIN型光電二極管。

本發明與傳統的溫度傳感器相比優點在于：

1、本發明光纖光柵傳感器粘貼于易燃易爆物品表面，直接測量易燃易爆物品由于其溫度變化而產生的中心波長漂移，省略了復雜的機械傳動機構，從結構上提高了精度以及靈敏度。

2、本發明由于用光纖傳感器代替了金屬的機械傳動機構，提高了傳感器的抗震性能和抗電磁干擾性能，適用于易燃易爆物品所處的的復雜環境。

3、本發明在波分復用的基礎上，利用光開關時分復用技術構建光纖光柵傳感網絡，實現對易燃易爆物品各個關鍵位置點實時的溫度測量。

附圖說明

圖1是一種用于易燃易爆物品溫度檢測的光纖光柵溫度傳感系統的原理框圖；