[發明專利]光纖傳感系統

在審

• 申請號: 201310215735.1
• 申請日: 2013-05-31
• 公開（公告）號: CN103454014A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: K.F.貝爾;P.D.史密斯
• 申請（專利權）人: 基德科技公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬紅梅;盧江

技術領域

本發明涉及光纖傳感系統。

背景技術

本發明一般地涉及光纖傳感系統，并且更具體地涉及使用光纖傳感元件進行的區域性火災和過熱檢測系統。

光纖傳感器當前在從施工現場至飛機機翼范圍的分布式系統中被用來測量大范圍的參數。一些此類傳感器包括壓力、應變以及溫度傳感器，但是光纖一般可以用來測量可能與光纖傳感元件的物理狀態有關系的許多量。一些光纖溫度傳感器例如通過用干涉儀檢測光纖線股（strand）或線股段附近的周圍護套或之間的間隙的熱膨脹來進行操作。其他傳感器檢測參數的變化，諸如來自Raman反向散射的溫度和壓力。數據處理器使干涉儀讀數與光纖傳感元件的物理狀態的變化相關。

大多數光纖溫度傳感器包括光纖傳感元件和具有光源、光譜儀以及數據處理器的詢問器。該傳感元件由從詢問器延伸至傳感區域的光纖線股組成。在操作期間，詢問器沿著光纖傳感元件發射光。溫度變化改變傳感元件的物理狀態和因此的其光學特性。光譜儀和數據處理器評定這些差異以識別溫度變化。

現代溫度傳感器利用大范圍的光譜學和干涉測量學技術。這些技術大體上分成兩類：基于光纖布拉格光柵（FBG）的點或準分布式傳感，以及基于Raman、Brillouin或Rayleigh散射的全分布式傳感器。光纖傳感元件的特定構造根據傳感器系統所使用的光譜學的類型而變，但是所有光纖傳感器通過感測光纖傳感元件的物理狀態變化進行操作。例如，FBG傳感器通過感測布拉格波長的相對移位來確定溫度變化（ΔT）（Δλ_B/λ_B）：?

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其中，p_e是應變光學系數，ε是施加的應變，α_Λ是光纖的熱膨脹系數，并且α_n是其熱光學系數。

光纖傳感元件相對于常規電溫度傳感器而言是廉價、耐用且容易安裝的。大多數光纖溫度傳感器的最昂貴元件因此是詢問器。為了降低成本，一些傳感器系統經由開關將多個傳感元件附接于每個詢問器，開關周期性地循環通過每個傳感元件，允許單個詢問器服務于許多單獨的傳感元件，其可以位于許多不同的檢測區域中。

開關光纖傳感器系統不是沒有缺點。快速開關迫使需要高詢問器掃描速率，其限制可由系統實現的空間和/或溫度分辨率。相反，僅在傳感元件之間緩慢地切換的系統很少訪問每個傳感元件，并且可以允許危險的熱量條件未被注意到達數十秒，這對于火災和熱量控制而言可能是關鍵的。

發明內容

本發明針對用于用光纖傳感系統來檢測警報條件的系統和方法。具有光源、光譜儀以及數據處理器的詢問器被用來執行多個光纖傳感元件的快速掃描。根據由詢問器在第一掃描期間收集的攝譜數據針對每個光纖傳感元件計算第一環境參數值并與第一閾值值相比較。如果第一環境參數值超過用于任何光纖傳感元件的第一閾值值，則快速掃描被中斷以執行該光纖傳感元件的高分辨率慢掃描。如果此高分辨率慢掃描指示警報條件，則光纖傳感系統報告警報。

附圖說明

圖1是根據本發明的光纖過熱傳感系統的示意性方框圖。

圖2是描述圖1的光纖過熱傳感系統所使用的掃描方法的流程圖。

具體實施方式

圖1是光纖傳感系統10的示意性方框圖，包括詢問器12、光學開關14以及傳感元件16a、16b和16N。詢問器12還包括寬帶光源18、高速光譜儀20以及數據處理器22。光纖傳感系統10可以用來在大范圍的應用中感測火災或過熱條件，包括在飛機或其他運輸工具上。雖然光纖傳感系統10在本文中被描述為溫度傳感系統，但在本發明的其他實施例中，光纖傳感系統10可以用來監視諸如應變或壓力的其他參數。