[发明专利]光纤分布式温度和应力传感装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感技术，更特别地说，是指一种采用全光纤连接的温度和应力的传感装置。

背景技术

分布式光纤传感器可以埋入材料结构中，组成智能材料结构(Smart Structure)实现结构本身的实时自检测和自诊断，可应用于：(1)高层建筑、智能大厦、桥梁、高速公路等灾害性在线、动态检测、防护及报警；(2)航空、航天飞行器的在线、动态检测和机器人的神经网络系统；(3)各种大、中型变压器、发电机组的温度分布测量、热保护和故障诊断，地下和架空高压电力电缆、火力发电所的配管温度的检测，供热系统(暖水、暖气)的管道；(4)在煤矿石油工业中用于煤矿、隧道的灾害防治及其报警；油库、油罐、危险品仓库、大型仓库和大型轮船的货仓火灾监测和预报；输油管道的异常检测和故障诊断等；此外还可用于化工原料生产过程的在线、动态检测，医院的ICU，CCU监护病房的温度监测和火灾监测等。

目前分布式光纤传感器普遍采用相干探测方式，主要包括有光源、探测光纤、耦合器、放大器、脉冲调制器、微波声光调制器、相干探测器、电学滤波器。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤分布式温度和应力传感装置，主要包括有光源1、鉴频器2、恒温温箱3这三个模块。该装置(A)利用光纤后向散射中拉曼散射作为温度信息载波；(B)利用布里渊散射作为应力信息载波；(C)利用瑞利散射测定出激光器出射光相对鉴频器的频率偏置；然后利用Fabry-Perot标准具进行鉴频。本发明的光纤分布式温度和应力传感装置相比现有相干检测手段，有效地解决了多个被测参数之间的交叉敏感问题；通过双通道Fabry-Perot标准具进行差分测量和频率偏置，解决了大温度0～400℃测量范围问题。由于不用频率扫描，时间分辨率可由原来的数十分钟提高到十分之一秒。

附图说明

图1是本发明传感器装置的结构框图。

图2是探测对象布里渊散射谱随温度和应力的变化曲线。

图3是双通道Fabry-Perot标准具的透过率曲线图。

图4是双通道Fabry-Perot标准具在布里渊散频移附近的透过率曲线。

图5是布里渊通道对应力的响应曲线。

图6是大温度动态范围测定的原理图。

图中：1.光源 11.光纤激光器 12.第一掺铒光纤放大器13.脉冲调制器 14.第二掺铒光纤放大器 2.鉴频器 21.法-皮标准具22.第一准直器 23.第二准直器 24.第四耦合器 25.第五耦合器3.恒温温箱 31.偏振控制器 32.参考光纤 33.探测光纤 34.隔离器311.第一环形器 312.第二环形器 313.第三环形器321.第一光纤光栅 322.第二光纤光栅 323.第三光纤光栅 324.第四光纤光栅331.第一耦合器 332.第二耦合器 333.第三耦合器 4.保偏光纤51.第一探测器 52.第二探测器 53.第三探测器 54.第四探测器 55.第五探测器

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。