[實用新型]一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220666128.8
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN202956221U
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 宋彬;王海峰;馬新生;杜建芳
• 申請（專利權）人: 大慶航天三沃新技術產(chǎn)業(yè)有限責任公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 大慶市遠東專利商標事務所 23202
• 代理人: 馬洪發(fā)

技術領域

本實用新型屬于光電信號檢測及處理裝置，具體為一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置。?

背景技術

隨著光纖傳感技術的不斷發(fā)展，加之光纖傳感本身的一些優(yōu)良特性，使得光纖傳感器的應用范圍不斷擴大，越來越多的行業(yè)和領域對光纖傳感器的需求不斷增長，特別是分布式光纖傳感器被用于工程檢測以來，基于其優(yōu)越的性能指標，更是表現(xiàn)出了廣闊的應用前景。基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感正在被應用于各種火災報警和需要對溫度進行分布式檢測的領域，在該傳感系統(tǒng)中，首先要解決的是對拉曼散射信號的探測，由于拉曼散射光信號十分微弱，通常需要對其進行高倍放大。目前，在基于拉曼散射的分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)中大都采用APD探測器作為光電轉換器件，主要是因為APD探測器本身具有很高的放大增益，但是APD探測器的價格高昂，不利于傳感系統(tǒng)成本的壓縮和大范圍推廣使用。?

發(fā)明內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置，采用PIN探測器結合高倍放大電路的裝置，同樣可以實現(xiàn)對微弱拉曼散射信號的探測，不同于常規(guī)的交流耦合高倍增益放大電路，該裝置的放大電路采用了雙極直流耦合的方式，最大限度地保留了原始信號，減小信號失真，最后使得傳感系統(tǒng)的盲區(qū)明顯縮小。?

?本實用新型的一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置，是由PIN高靈敏度接收組件連接直流耦合放大電路構成。所述的直流耦合放大電路是由放大電路a、電壓跟隨器和放大電路b依次串聯(lián)構成。?

此段刪除。?

作為本實用新型的進一步改進，本裝置設有電位器。?

本實用新型的一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置，提供了一種高性能、低成本的微弱光電信號探測裝置，把該裝置應用于分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)，可以有效地避免采用交流耦合放大電路時出現(xiàn)的過沖現(xiàn)象，減小了信號失真，從而縮小了分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)的探測盲區(qū)。由于在本實用新型中，用PIN探測器替代了價格高昂的APD探測器，降低了生產(chǎn)成本。?

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；?

圖2為本實用新型的電路圖。

具體實施方式

本實用新型的一種用于分布式光纖溫度傳感的微弱光信號探測裝置，是由PIN高靈敏度接收組件1連接直流耦合放大電路2構成。如圖1所示：從入射光纖接頭8入射的拉曼散射光信號經(jīng)PIN高靈敏度接收組件1后轉換為極微弱的電壓信號9，該微弱的電信號9被后續(xù)的直流耦合放大電路2放大為可以直接輸入A/D芯片6的放大電壓信號10。?

所述的直流耦合放大電路2是由放大電路a3、電壓跟隨器4和放大電路b5依次串聯(lián)構成。如圖2所示：在PIN高靈敏度接收組件1中，拉曼散射光信號被轉化為電信號，雖然經(jīng)過前置放大，但信號的幅度仍舊十分微弱，還不能直接輸入A/D芯片6進行A/D轉換。PIN高靈敏度接收組件1處所得的微弱電信號先經(jīng)放大電路a3進行放大，再經(jīng)電壓跟隨器4穩(wěn)壓，最后經(jīng)直流耦合的放大電路b5再次進行放大，最終所得的電壓信號輸入高速A/D芯片。這里放大電路a3由運算放大器OPA687組成，電壓跟隨器4由OPA687組成，放大電路b5由AD8063構成。本裝置設有電位器7與電壓跟隨器4電路連接。?

在圖2中，+V表示+5V直流電壓源，-V表示-5V直流電壓源，正常工作時，每一路工作電流在30—80mA范圍內。這里，電壓源要有高穩(wěn)定性和低紋波系數(shù)，否則會造成探測結果失真，影響模塊最佳性能的發(fā)揮。合理選擇運放匹配電阻可以使PIN探測器轉換所得的微弱信號放大1600倍，同時帶寬保持在100M以上。調節(jié)電位器7，可以使輸出端的信號基線在±3V范圍內自由調整，以滿足不同使用場合的要求。?

本裝置除了可以應用于微弱拉曼散射信號的探測外，根據(jù)目標探測信號的強度、帶寬等特性，適當?shù)卣{節(jié)運放匹配電阻、電容或更換PIN探測器后，本裝置還可以用于其他類型的微弱光信號探測，如瑞利散射信號、布里淵散射信號、受激拉曼信號、受激布里淵信號等。?

在1550nm波長的傳感系統(tǒng)中，使用本實用新型低成本光電轉換器件，可以很好地探測到從標準62.5/125多模上10Km處反射回來的拉曼后向散射光信號，帶寬達到100M以上，保證了分布式光纖傳感系統(tǒng)的空間分辨率1m的高精度要求，同時縮小了探測盲區(qū)。?