[發明專利]一種光纖溫度監測裝置

在審

• 申請號: 202110882216.5
• 申請日: 2021-08-02
• 公開（公告）號: CN113624363A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 靳寶全;牛子健;高妍;王宇;張紅娟;劉昕;白清;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01K11/324
• 分類號: G01K11/324
• 代理公司: 太原高欣科創專利代理事務所(普通合伙) 14109
• 代理人: 冷錦超;鄧東東

本發明一種光纖溫度監測裝置，屬于光纖溫度監測裝置技術領域；所要解決的技術問題為：提供一種光纖溫度監測裝置硬件結構的改進；解決上述技術問題采用的技術方案為：包括第一激光器、第二激光器、第一波分復用器、比值調節模塊、數據采集模塊、數據處理模塊，第一激光器、第二激光器的輸出端分別連接至第一波分復用器的a、b輸入端，第一波分復用器將接收到激光耦合到同一根光纖中，將耦合的激光輸出到比值調節模塊的輸入端，比值調節模塊將耦合的激光經過比值調節后輸出至數據采集模塊的輸入端；數據采集模塊將采集到的數據從數據采集模塊的輸出端輸出至數據處理模塊；數據處理模塊將采集到的數據進行信號處理；本發明應用于光纖溫度監測。

技術領域

本發明一種光纖溫度監測裝置，屬于光纖溫度監測裝置技術領域。

背景技術

近年來，國內發生了多起由電力設備故障引起的大規模停電和火災事故，發生這些事故的原因是由于其缺少有效地監測手段。由于分布式光纖拉曼溫度傳感系統（DTS）監測范圍廣，且傳感光纖易于鋪設，具有耐腐蝕、體積小、不受電磁干擾、電絕緣等特性，非常適用于解決電纜傳輸中對溫度的實時監測、故障定位與隱患發現等問題。

分布式光纖拉曼溫度傳感(DTS)的基本原理是結合脈沖激光在光纖中傳輸時產生的反斯托克斯拉曼散射信號的溫敏特性和光時域反射技術（OTDR）的定位方法，實現光纖沿線分布式的溫度傳感檢測和異常溫度點的精確定位。

傳統的溫度解調方案主要有單信道溫度解調和雙信道溫度解調兩種解調方法，其中雙信道溫度解調的效果要遠勝于單信道溫度解調。而傳統分布式光纖拉曼測溫傳感收集和處理的是后向拉曼散射光的傳感信息，后向拉曼散射光光強是入射光光強的幾萬分之一，斯托克斯散射光光強又遠大于反斯托克斯散射光光強，這會導致采集信號困難以及溫度解調精度較差等問題。因此，提升實時性能并優化傳統的雙信道溫度解調方案仍是分布式光纖拉曼溫度傳感系統需要解決的問題。

發明內容

本發明為了克服現有技術中存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種光纖溫度監測裝置硬件結構的改進。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種光纖溫度監測裝置，包括第一激光器、第二激光器、第一波分復用器、比值調節模塊、數據采集模塊、數據處理模塊，所述第一激光器的輸出端連接至第一波分復用器的a輸入端，所述第二激光器的輸出端連接至第一波分復用器的b輸入端，所述第一波分復用器將接收到的第一激光器、第二激光器的激光耦合到同一根光纖中，第一波分復用器的c輸出端將耦合的激光輸出到比值調節模塊的輸入端，比值調節模塊中設置有基于后向瑞利散射光與后向拉曼散射的反斯托克斯光強度的比值解調和基于拉曼散射的斯托克斯光與反斯托克斯光強度的比值解調共存的比值調節，比值調節模塊將耦合的激光經過比值調節后輸出至數據采集模塊的輸入端；

所述數據采集模塊以設定的采樣率進行數據采集，并將采集到的數據從數據采集模塊的輸出端輸出至數據處理模塊；

所述數據處理模塊將采集到的數據進行濾波、去噪、幅值解調與相位解調信號處理，并將解調到的外界信號實時顯示出來。

所述比值調節模塊包括第一光纖耦合器、第二光纖耦合器、聲光調制器、信號發生器、半導體光放大器、摻鉺光纖放大器、環形器、傳感光纖、第二波分復用器、第一雪崩光電二極管、第二雪崩光電二極管、光電探測器、平衡光電探測器，具體光路結構為：

所述第一波分復用器的c輸出端連接至第一光纖耦合器的a輸入端；所述第一光纖耦合器的b輸出端連接至第二光纖耦合器的a輸入端，第一光纖耦合器的c輸出端連接至聲光調制器的輸入端；

所述聲光調制器的輸出端連接至半導體光放大器的a輸入端；所述信號發生器的輸出端連接至半導體光放大器的b輸入端；所述半導體光放大器的c輸出端連接至摻鉺光纖放大器的輸入端；所述摻鉺光纖放大器的輸出端連接至環形器的a輸入端；