[發(fā)明專利]一種多通道分布式光纖測溫裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107990998B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設計）人: 丁曄;須雷;羅蘇南;劉東超;閻嫦玲;劉鵬
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種多通道分布式光纖測溫裝置。它由硬件電路、激光器、探測器、波分復用器、激勵光投送光纖、光纖耦合器和感溫光纖組成。相應的提供一種多通道分布式光纖測溫裝置的測溫方法。與傳統(tǒng)分布式測溫裝置相比，該裝置由激勵光投送光纖和光纖耦合器代替了動作型光開關。所以該裝置無運動器件，壽命長，有較好的抗震效果。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感測溫技術領域，特別的涉及一種多通道分布式光纖測溫裝置及方法。

背景技術

近年來，分布式光纖測溫系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。它是一種長距離實時測量感溫光纖周圍溫度場的分布式傳感器。該系統(tǒng)基于拉曼散射效應和OTDR(Optical Time DomainReflectometer光時域反射儀)技術實現(xiàn)。與傳統(tǒng)的電溫度傳感器相比，分布式光纖測溫系統(tǒng)具有靈敏度高、耐腐蝕、抗電磁干擾、易更換、壽命長等優(yōu)點。基于上述優(yōu)點，它可以廣泛應用于地鐵隧道、油氣管道、電力電纜、煤礦巷道、石油儲罐等溫度監(jiān)控和火災報警中。但是現(xiàn)有多通道分布式光纖測溫裝置中都使用光開關與各通道感溫光纖相連，實現(xiàn)光在多個通道之間的切換，如圖1所示。傳統(tǒng)結構無法根據感溫光纖長度動態(tài)調整激勵光功率。如果多個通道之間的感溫光纖長度相差過大，為了避免受激拉曼散射的產生，短感溫光纖工作的時候要調低輸出光功率；為了增強末端信號的信噪比，長感溫光纖工作的時候要調高輸出光功率。除此之外，無論是馬達型光開關還是MEMS型光開關，都是由運動元件組成，長期可靠性和抗震動能力都有隱患。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提出一種多通道分布式光纖測溫裝置及方法，使用激勵光投送光纖和光纖耦合器代替光開關，消除運動元件切換壽命短、切換速度慢的缺陷，大幅提升測溫裝置的抗震動能力和可靠性。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：

一種多通道分布式光纖測溫裝置，包括硬件電路1、激光器2、探測器3、波分復用器4、激勵光投送光纖5、光纖耦合器6、感溫光纖7；

所述硬件電路1與激光器2和探測器3相連；激光器2和探測器3均與波分復用器4相連；激勵光投送光纖5連通波分復用器4和光纖耦合器6；光纖耦合器6與感溫光纖7相連；激勵光投送光纖5、光纖耦合器6和感溫光纖7數量根據具體所需通道數配置。

其中，所述硬件電路1的作用是同步和解調信號，激光器2產生作為激勵源的脈沖激光，探測器3將光信號轉為電信號，波分復用器4傳遞激勵光和分離出信號光，激勵光投送光纖5將激勵光傳送至各個測溫區(qū)域，光纖耦合器6負責從激勵光投送光纖5中分離出激勵光給感溫光纖7，感溫光纖7負責對溫度敏感量的產生。

進一步的，所述波分復用器4包括波分復用器激勵光輸入端口4.1、兩個波分復用器信號光輸出端口4.2和4.3、波分復用器激勵光輸出端口4.4；所述光纖耦合器6包括光纖耦合器輸入端口6.1、光纖耦合器輸出端口6.2、光纖耦合器輸出端口6.3；所述激光器2與波分復用器激勵光輸入端口4.1相連；探測器3與兩個波分復用器信號光輸出端口4.2和4.3相連；激勵光投送光纖5一端與波分復用器激勵光輸出端口4.4相連，另一端與光纖耦合器6的光纖耦合器輸入端口6.1連接；光纖耦合器輸出端口6.2與感溫光纖7相連；光纖耦合器輸出端口6.3與下一個測溫區(qū)域光纖耦合器的光纖耦合器輸入端口6.1相連。

進一步的，所述光纖耦合器6有光強調節(jié)功能，通過調節(jié)光纖耦合器6輸出端的耦合比改變到達感溫光纖7的激勵光強大小。

進一步的，所述光纖耦合器6不同輸出端的耦合比由感溫光纖7長度決定；感溫光纖7所需激勵激光的強度與其長度成正比。

進一步的，在每個光纖耦合器6的出射端口，與之相連的激勵光投送光纖5長度大于與之相連的感溫光纖7長度。以保證不同測溫區(qū)域的信號不發(fā)生混疊。

進一步的，激勵光投送光纖5和感溫光纖7為單模光纖、多模光纖、保偏光纖或者光子晶體光纖。