[發明專利]一種系留纜的溫度監測裝置和方法

有效

• 申請號: 201310349706.4
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103398802A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陸兆輝;謝鴻志;黃繼東;劉文利;周杰;胡傳龍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第八研究所
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 王菊珍

1.一種系留纜的溫度監測裝置，包括兩個串聯的光纖光柵溫度傳感器陣列、光纖、分支器1、分支器2、光纖光柵解調器、終端顯控設備；而系留纜包括光纜，系留纜的上下兩段是絕緣段，中間是輻射段；

兩個串聯的光纖光柵溫度傳感器陣列緊貼在系留纜的纜體表面，實現纜體表面的溫度監測；

所述光纖是利用分支器1從系留纜的光纜中分出的一只光纖，用于連接光纖光柵溫度傳感器陣列與地面設備，借助于該光纖通路使光信號在光纖光柵溫度傳感器陣列與地面設備之間傳輸；

光纖光柵解調器位于地面錨泊車內，包括測量控制模塊，F-P濾波器，D/A轉換器、光探測電路模塊和A/D轉換器，用于實現光纖光柵信號的解調處理，得到光柵光纖溫度傳感器測量的溫度值；

所述光纖的兩端分別連接分支器1的一個輸出端口和分支器2的一個輸入端口，分支器2的兩路輸出端口分別與兩個串聯的光纖光柵溫度傳感器陣列連接，分支器1的另一個輸出端口通過F-P濾波器與光探測電路模塊的輸入端口連接，F-P濾波器經D/A轉換器和測量控制模塊的鋸齒波產生模塊連接，光探測電路模塊通過A/D轉換器和測量控制模塊的低通數字濾波器連接，其特征在于:

所述兩個串聯的光纖光柵溫度傳感器陣列的各光柵柵距均不相同，則其反射光的中心波長不同，通過將各光纖光柵傳感器之反射光的中心波長與其地址進行對應編碼，可容易地判定光纖光柵傳感器的位置。

2.根據權利要求1所述的系留纜的溫度監測裝置，其中兩個串聯的光纖光柵溫度傳感器陣列中，一個光纖光柵溫度傳感器陣列包括多條在水平方向排列的光纖光柵，包含該光纖光柵陣列的光纖首尾相連接，形成一個水平光纖光柵串；另一個光纖光柵溫度傳感器陣列包括多條在豎直方向排列的光纖光柵，包含該光纖光柵陣列的光纖首尾相連接，形成一個豎直光纖光柵串；水平光纖光柵串和豎直光纖光柵串在空間相互重疊，形成柵格化的光纖光柵陣列，該柵格化的光纖光柵圍成一個柱形，緊貼在纜體表面，實現纜體表面的溫度監測。

3.根據權利要求2所述的系留纜的溫度監測裝置，所述柵格化的光纖光柵陣列中，各柵格的大小相同。

4.根據權利要求2所述的系留纜的溫度監測裝置，所述柵格化的光纖光柵陣列中，柵格的大小不同，其中重點測溫區域的柵格比非重點測溫區域的柵格小。

5.根據權利要求2所述的系留纜的溫度監測裝置，其中柵格化的光纖光柵陣列設置在以離輻射段上方2cm的絕緣段為中心的區域。

6.一種根據如權利要求3-5任一項所述的系留纜的溫度監測裝置的溫度測量方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）在地面錨泊車內的寬帶光源產生的寬帶光束經過分支器1進入所述光纖，該寬帶光束通過所述光纖向上傳輸，到達分支器2后被分成兩路進入傳感光纖光柵陣列，當滿足布拉格條件的光被反射后經分支器2進入光纖，沿光纖向下傳輸，通過分支器1進入光纖F-P可調濾波器，測量控制模塊中的鋸齒波產生模塊產生的數字信號經D/A轉換器后，產生鋸齒波掃描電壓，施加到可調諧光纖濾波器，使其在一定范圍內掃描；當它與傳感光纖光柵的Bragg波長相匹配時，則讓傳感光柵反射的光信號通過。

（2）光電探測電路模塊探測的光信號經A/D轉換和測量控制模塊中的低通數字濾波器濾波后，由測量控制模塊中的數據計算模塊通過分析各個光纖光柵反射光之中心波長的變化的幅度來得到被測點的溫度，并根據其中心波長計算被測點的地址，通過地址和位置的對應關系，計算被測點的位置，并將溫度和位置通過終端顯控模塊顯示。

7.根據權利要求6所述的溫度測量方法，其特征在于，在柵格化的光纖光柵的每個柵格的邊上布置一個光纖光柵，將每個柵格邊長上的光柵測得的溫度值求平均值，作為該柵格區域的溫度。

8.根據權利要求7所述的溫度測量方法，其特征在于，在柵格化的光纖光柵的每個柵格的四條邊中，如果其中一條邊中的光纖光柵測得的溫度與其他三條邊中測量所得的溫度相差超過一定值，則判斷該處光柵損壞，同時求其他三條邊中的光纖光柵測得的溫度平均值，作為該柵格區域的溫度。

9.根據權利要求6所述的溫度測量方法，其特征在于，非重點測溫區域的柵格只在3個邊中設置光柵，或只在2個邊中設置光柵，這樣既可以減少光柵的用量，也能夠實現參數測量。

10.根據權利要求6所述的溫度測量方法，其特征在于，為防止重點區域柵格光柵損壞，將其他光纖光柵從該重點區域通過，這樣一旦某柵格的光柵損壞，則其他光纖光柵可以代替原柵格光柵進行溫度監測，確保監測數據無丟失現象。