[发明专利]一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统

说明书

技术领域

本发明涉及温度监控的技术领域，具体的说是一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统，特别涉及其设备连接结构。

背景技术

光纤测温传感系统主要用于交通、建筑、电力、煤矿、石化等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时温度监控。它对与保证工业系统设备正常运行，保障生命和财产的安全起着重要的作用。

现有的光纤测温传感系统是由激光驱动器、激光器、同步控制器、耦合器、恒温槽、参考光纤、分光器、光电探头、信号放大器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为：激光器连续不断地向探测光缆中发射激光，激光在光缆中传输过程中会发生后向散射，由于喇漫光谱对温度是敏感的，可通过耦合器和分光器将后向散射光中的喇漫光谱分离出来，再经过光电转换和信号放大处理后进行数据采集，然后再将采集到的数据送往数据处理器计算机进行处理计算，最终得出温度数据。

在光纤传感系统中，空间分辨率是一个十分重要的参数，在测量温度场信息时，总是希望空间分辨率尽可能的小，同时又要求测温的精度尽可能的高，还需要系统具有快速的探测特性。为改善空间分辨率，必然要提高数据采集器采样的速率，激光在传感光纤中的传输速率约为2×10⁸m/s，为满足1米的空间分辨率，数据采集器的速率将达到100Mb/s(在这里不考虑系统带宽的影响)；提高测温精度必然要求增加数据采集器采样位数，温度信号是淹没于噪声之中的，所以实际采样的对象是带有噪声的信号。实验证明，若系统的测温量程为-250～700℃，为了保证±2℃的测温精度，数据采集器位数不得低于10位；而数据采集器的高采样率与高采样位数是相互制约的两个参数；因此，现有的光纤温度传感系统在满足测温精度的情况下空间分辨率很难做到很小。另外现有的光纤测温传感系统采用计算机来做数据处理，计算机对送来的数据并非及时进行处理的，这就影响了光纤测温传感系统数据处理速度，从而影响系统的探测响应速度。

故仍然需要对现有技术进行进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统，其可在保证测温精度的同时可以将空间分辨率做到很小，100Mbs速度的数据采集器可以达到0.2米的空间分辨率，并且采用高速FPGA来进行数据处理，提高系统响应速度，克服了现有技术中存在的缺点和不足。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统，它包括激光器，激光器的一端与激光驱动器的一端连接，激光器的另一端与耦合器的一端连接，激光驱动器的另一端与同步控制器的一端连接，耦合器的另外两端分别和分光器的一端、参考光纤连接，而参考光纤置于恒温槽内，分光器的另一端与光电转换器一端连接，光电转换器的另一端与信号放大器的一端连接，信号放大器的另一端与数据采集器的一端连接，其特征在于：所述数据采集器的另外两端分别和时序控制器的一端、信号综合器的一端连接，同步控制器的另外两端分别和时序控制器的另一端、数据处理器的一端连接，数据处理器的另一端与信号综合器的另一端连接。

本发明公开了一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统，其与传统的光纤测温传感系统相比本发明有如下优点和积极效果，1、采用多个数据采集器并行采集数据，缩小了空间分辨率；2、使用高速FPGA来处理数据，加快了数据处理速度。其可在保证测温精度的同时可以将空间分辨率做到很小，100Mbs速度的数据采集器可以达到0.2米的空间分辨率，并且采用高速FPGA来进行数据处理，提高系统响应速度。

附图说明

下面结合附图和本发明的具体实施例对本发明作进一步详细描述：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明采样电路工作原理图；

图3为本发明工作原理图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明进一步进行描述

本发明为一种具有高空间分辨率高速度的光纤测温传感系统，它主要包括激光器1，激光器1的一端与激光驱动器2的一端连接，激光器1的另一端与耦合器3的一端连接，激光驱动器2的另一端与同步控制器4的一端连接，耦合器的另外两端分别和分光器的一端、参考光纤连接，而参考光纤置于恒温槽内，分光器的另一端与光电转换器一端连接，光电转换器的另一端与信号放大器的一端连接，信号放大器的另一端与数据采集器的一端连接，其特征在于：所述数据采集器的另外两端分别和时序控制器的一端、信号综合器的一端连接，同步控制器的另外两端分别和时序控制器的另一端、数据处理器的一端连接，数据处理器的另一端与信号综合器的另一端连接。