[實用新型]分布式高精度光纖溫度監測網絡系統

有效

• 申請號: 201420229512.0
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN204128711U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉顯著;賈青松;馬萬卓;王天樞;張鵬;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本實用新型涉及一種分布式高精度光纖溫度監測網絡系統，屬于溫度測量系統技術領域。

背景技術

智能電網安全在線監測能夠有效地避免電纜火災等事故的發生，其中溫度在線監測是防止電纜火災，保證電纜系統安全運行的重要手段；水電大型工程等基礎設施也需對溫度進行測量，以此來了解和判斷建筑物施工和運營時的健康狀態；隨著高鐵及城市軌道交通建設的飛速發展，為保障軌道安全，必須進行實時溫度監測；輸油管道溫度監測能有效防止爆炸，保證石油運輸安全。

傳統溫度測量中使用的電子傳感器、紅外傳感器等，其測量精度低、響應速度慢、易受電磁干擾、安全性差、測量距離短，不能滿足可靠監測需求。

光纖傳感器是光纖傳感技術、自動測量技術和智能儀表技術相結合的產物，測量信號的載體是光波，對被測環境干擾小；光纖的材質石英抗電磁干擾且避免電火花，特別是其傳感頭不帶電，適用于惡劣環境的檢測；光纖損耗低，可以實現現場與監控中心的遠距離隔離，又易于形成網絡化管理。光纖傳感具有測量精度高、動態范圍大、靈敏度高、防爆、抗電磁干擾、耐高壓、耐腐蝕、體積小、維護要求低等特性，且其具有快速的響應能力。因此，采用光纖傳感器作為溫度測量系統具有無可比擬的優越性。

現有技術采用的光纖溫度傳感系統為單根光纖的分布式傳感，未能形成網絡系統，限制了在智能電網、工程等大型基礎設施中的應用。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術采用的光纖溫度傳感系統為單根光纖的分布式傳感，未能形成網絡系統，限制了在智能電網、工程等大型基礎設施中的應用的問題，利用拉曼型分布式光纖傳感器原理，提出一種分布式高精度光纖溫度監測網絡系統。

本實用新型采用如下技術方案：

分布式高精度光纖溫度監測網絡系統，其包括脈沖光纖激光器和多條分布式光纖傳感線路；所述每條分布式光纖傳感線路由光纖耦合器、傳感光纖、波分復用器、第一光探測器、第二光探測器以及信號處理和高速數據采集定位單元組成；脈沖光纖激光器與光纖耦合器的輸入端口a通過通信光纖連接，光纖耦合器的第二端b與傳感光纖通過通信光纖連接，傳感光纖上分布著多個溫度監測點；耦合器的第三端c通過通信光纖與波分復用器的第一端d連接，波分復用器的第二端e通過通信光纖連接第一光探測器的輸入端，波分復用器的第三端f通過通信光纖連接第二光探測器的輸入端；第一光探測器、第二光探測器的輸出端分別與信號處理和高速數據采集定位單元的兩端口g、h通過通信光纖連接。

所述的脈沖激光器采用大功率脈沖光纖激光器，輸出功率10W以上。

所述的傳感光纖為多模光纖。

所述的第一光探測器和第二光探測器都采用雪崩光電二極管。

本實用新型的有益效果是，脈沖光纖激光器1是光纖溫度傳感器的信號源，產生的脈沖激光通過各光纖耦合器2進入分布著多個溫度測量點31、32…3N的各傳感光纖3中，產生受激拉曼散射效應，生成的反斯托克斯光信號對溫度敏感，形成光調制、非調制光和調制光波長不同，能夠對傳感光纖3上的多個傳感點31、32…3N進行溫度監測。使用時，各傳感光纖的傳感點緊密粘貼在各個監測點，以監測其溫度，通過波分復用器解復用后分別經光探測器變成電信號，再統一通過歸一化測量算法數據處理和光時域反射定位，實時顯示溫度。

本實用新型所述的分布式高精度光纖溫度監測網絡系統實現了實時監測傳感點溫度，該高精度、多點分布式光纖溫度監測網絡系統，不僅具有安全防爆、安裝簡便、測量精確、靈敏度高等優點，更可根據限位隨時改變放置位置。

本實用新型利用光纖受激拉曼散射效應對溫度變化的敏感性構建系統，提高測量精度，減小測量誤差；一套系統可同時監測一根光纖上的多點溫度變化情況，其精度高、不受電磁干擾、可遠程安全地測量智能電網中多個活動觸頭和接頭的溫度參數，保證了智能電網的安全性，也可用于軌道交通、大型建筑工程及輸油管線等重要位置的實時溫度監測等。

附圖說明

圖1是分布式高精度光纖溫度監測網絡系統的結構示意圖。

圖2是基于受激拉曼散射效應測溫原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，分布式高精度光纖溫度監測網絡系統，其包括脈沖光纖激光器1和多條分布式光纖傳感線路。本實用新型以兩條分布式光纖傳感線路為例，每條分布式光纖傳感線路包括光纖耦合器2、傳感光纖3、波分復用器4、第一光探測器5、第二光探測器6及信號處理和高速數據采集定位單元7。