[實用新型]脈沖編碼自校正分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置

有效

• 申請號: 201220622618.8
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN202903368U
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 李德和;史振國;王永強;喬秋曉;劉偉;于娟
• 申請（專利權）人: 威海北洋電氣集團股份有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

本實用新型涉及光纖溫度傳感器，具體的說是一種結構合理，且能夠有效提高測溫精度的脈沖編碼自校正分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置。?

背景技術

在分布式光纖傳感器中，利用光纖自發拉曼散射光強收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。它可以在線實時預報現場的溫度及其變化的趨勢，設置報警溫度對現場溫度變化進行監測，是一種本質安全型的線型感溫探測器，已成功應用于石油石化、電力及港口等領域。?

目前，大多采用斯托克斯與反斯托克斯的比值來解調溫度，但由于斯托克斯與反斯托克斯波長不同，測溫光纖的損耗不同，在解調時因彎曲等非線性損耗造成測溫誤差，降低了測溫精度，需要解決因波長損耗而引入的測溫誤差。雖然引入反射鏡的方案可以較好解決波長損耗差異，但因其自身原因導致系統的信噪比下降，同樣降低了系統的測溫精度。?

張在宣于2011年提出《光纖拉曼頻移器雙波長脈沖編碼光源自校正分布式光纖拉曼溫度傳感器》（中國專利：CN201110226344.0?），采用主副兩套激光器來解決測溫的校正問題，但額外需要一套激光器、一路ADP監測及放大通道。?

發明內容

本實用新型針對現有技術中存在的缺點和不足，提出一種結構合理、操作簡便，設備連接復雜度低，測溫精度高的脈沖編碼自校正分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置。?

本實用新型可以通過以下措施達到：?

一種脈沖編碼自校正分布式光纖溫度傳感器，包括濾波片、光電接收及放大模塊、數據采集卡，以及依次相連接的脈沖編碼驅動器、脈沖激光器、放大器、光纖波分復用器、傳感光纖，其中光纖波分復用器的反射光信號輸出端與濾波片輸入端相連接，濾波片輸出端與光電接收及放大模塊相連接，光電接收及放大模塊的輸出端與數據采集卡的輸入端相連接，其特征在于數據采集卡內還設有編碼生成模塊，編碼生成模塊的輸出端與脈沖編碼驅動器的輸入端相連接，所述傳感光纖為單模光纖，單模光纖的始端與光纖波分復用器的com輸出端相連接，單模光纖的末端與反射鏡相連接。

本實用新型中所述脈沖激光器采用脈沖編碼半導體DFB激光器，中心波長為1550nm，譜寬為0.1nm，功率為10mW，所述放大器為摻餌光纖放大器，其工作波長為1550±10nm，輸入功率范圍1-15mW，輸出功率范圍為2-15W，所述光纖波分復用器設有com輸出端，1550nm輸入端以及1450nm輸出端，其中摻鉺光纖放大器的輸出端與光纖波分復用器的1550nm輸入端相連接，光電接收及放大模塊與光纖波分復用器的1450nm輸出端相連接。?

本實用新型中所述的反射鏡對1550nm及1450nm的光信號的反射率≥99%，反射鏡熔焊在傳感光纖的末端。?

本實用新型中所述濾波片的中心波長1450nm，光譜帶寬為28nm，透過率98%，對1550nm光信號的隔離度>45dB。?

本實用新型還提出一種脈沖編碼自校正分布式光纖測溫裝置，包括光纖溫度傳感器以及工控機，其特征在于所述的光纖溫度傳感器為上述脈沖編碼自校正分布式光纖拉曼溫度傳感器。?

本實用新型數據采集卡內的編碼生成模塊生成格雷編碼，并將其送入脈沖編碼驅動器，在使用時，脈沖編碼半導體DFB激光器在脈沖編碼驅動器的控制下重復輸出4組格雷編碼激光脈沖信號，該激光編碼脈沖信號經摻鉺光纖放大器放大后輸出高功率的激光編碼脈沖，高功率的激光編碼脈沖信號通過光纖波分復用器進入傳感光纖，并經位于傳感光纖尾端的反射鏡反射后，獲得反斯托克斯拉曼背向散射信號，反斯托克斯拉曼背向散射信號經1450nm濾波片濾除后，由光電接收及放大模塊接收并進行處理，然后由數據采集卡接收處理后的信號兵上傳至工控機，上傳至工控機的反斯托克斯信號經解碼解調后，經過溫度定標，計算得出整條光纖上各段的溫度和溫度變化。?

本實用新型提供的遠程脈沖編碼自校正分布式光纖溫度傳感器，采用格雷編碼脈沖原理有效地提高了進入傳感光纖的光子數，提高了系統的信噪比，使得當傳感光纖的長度較長或同等光纖長度條件下，有效提高測量精度，降低測量時間，并基于反射鏡方案，采用一只反射鏡，實現了系統的自校正功能，克服了由于波長不同導致的絕對溫度測量存在誤差的問題。?

附圖說明：

附圖1是本實用新型中光纖溫度傳感器的結構示意圖。

附圖標記：脈沖編碼驅動器1、脈沖激光器2、放大器3、光纖波分復用器4、反射鏡5、濾波片6、光電接收及放大模塊7、數據采集卡8、傳感光纖10。?