[發(fā)明專利]一種分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011048317.4
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112033574A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫偉;嚴勇虎;彭宇相;李艷莉;姚之圃;陳偉;朱永剛;宋君
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇亨通光纖科技有限公司;江蘇亨通光電股份有限公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 陳君名

本發(fā)明公開了一種分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)及方法，該監(jiān)測系統(tǒng)包括光纖激光器和傳感器，所述傳感器為傳感光纖或傳感光纜，所述傳感器利用拉曼散射技術(shù)對所述光纖激光器內(nèi)的溫度參數(shù)進行連續(xù)分布式實時監(jiān)測。本發(fā)明通過利用拉曼散射技術(shù)的傳感光纖/光纜作為傳感器，從而只需要一根光纖，就能夠?qū)崿F(xiàn)對整個光纖激光器的實時溫度監(jiān)測，并且可以準確的獲知傳感光纖上任一點的信息，解決了點式傳感器漏檢漏測的問題。此外，采用通信光纖作為傳感器還大大降低了傳感器的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖激光器系統(tǒng)的安全監(jiān)測與保護技術(shù)，尤其涉及一種分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)及監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

大功率光纖激光器是鈑金切割、金屬焊接和增材制造等應用的主流工具，是現(xiàn)代工業(yè)4.0及智能制造的重要支撐單元。但是高功率光纖激光光源本身是雙刃劍，可實現(xiàn)高能量密度金屬塊材加工，但是其本身一旦出現(xiàn)故障如光纖漏光溫度上升、非線性效應導致熱積累、熔點損耗導致發(fā)熱、擠壓增益和傳能光纖等情況下可能會嚴重自我毀傷，甚至會燒毀整個激光器系統(tǒng)。大功率光纖激光器技術(shù)的發(fā)展也一直是在與廢熱做斗爭(強激光與粒子束.32(1)2020)，監(jiān)測大功率光纖激光器的安全運行狀態(tài)對激光應用至關(guān)重要。目前大功率光纖激光器內(nèi)安全參數(shù)大多數(shù)與熱/溫度有關(guān)。

目前在大功率光纖激光系統(tǒng)中自我安全保護采用的是點式的探測器和傳感器，用于自我檢查和實時探測系統(tǒng)內(nèi)部各位置運行狀態(tài)。應用最多的是光電探測器(PD：Photodetector)和溫度傳感器(Temperature transducer)，其中光電探測器主要作用是探測器采集所測點的光纖泄露的微光信號，用以表征該處的激光功率。溫度傳感器主要作用是探測所測點的溫度情況，用以判斷該關(guān)鍵位置的器件/光纖/泵浦激光器/電路板是否正常運行。如專利CN107219063A、CN105562952A、CN105914568A、CN103904532B。實用新型CN205070149U、CN204142995U、CN205961125U、CN206378272U等均采用點式光電探測器和傳感器作為檢測單元，一個探測器只能探測某一點的信號，實際高功率光纖激光器系統(tǒng)應用需要多個組合逐一位置進行信號探測。

這種點式傳感器需要每個傳感器都接電線、每一路傳感器都需要接上電路板，并需要在電路板上做信號采集、信號解調(diào)、信號上傳、信號處理反饋等工作。有的區(qū)域信號微弱還需要給傳感器制作專門的放大電路，不僅工作量大，而且增加成本。目前1kW光纖激光器模塊的傳感器數(shù)量在5-10個，而萬瓦量級高功率多模光纖激光器系統(tǒng)的傳感器多達數(shù)百個，實際應用時后臺故障定位很難實現(xiàn)，而在沒有傳感器點位發(fā)生的故障難以被發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)分布式溫度監(jiān)測的分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種分布式光纖激光器監(jiān)測方法。

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)，包括光纖激光器和傳感器，所述傳感器為傳感光纖或傳感光纜，所述傳感器利用拉曼散射技術(shù)對所述光纖激光器內(nèi)的溫度參數(shù)進行連續(xù)分布式實時監(jiān)測。

在一實施例中，該分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)的所述光纖激光器為千瓦級及以上大功率單模光纖激光器或由多個千瓦級單模光纖激光器模塊組成的大功率多模光纖激光器。

在一實施例中，該分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)的所述傳感器的響應時間在1s以內(nèi)，溫度分辨率在0.1℃以內(nèi)，測溫精度在1℃以內(nèi)。

在一實施例中，該分布式光纖激光器監(jiān)測系統(tǒng)的所述傳感器的監(jiān)測區(qū)域包括所述光纖激光器的半導體激光器、增益光纖、光纖器件、監(jiān)測電路板、激光電源和輸出頭。