[发明专利]分布式光纤应力温度传感装置及其传感方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分布式光纤传感装置，尤其涉及一种具有能同时测温度和应力的分布式光纤传感装置；此外，本发明还涉及上述传感装置的传感方法。

背景技术

分布式光纤传感系统主要用于交通、建筑、电力、煤矿、石化等行业，其作用是实时测量这些重要的场所的各种参数。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。

现有的分布式光纤传感装置是由激光驱动器、激光器、、耦合器、滤光器、探测器、信号放大器、数据采集器、数据处理器和计算机组成。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，而后通过耦合器和滤光器将后向散射光中的某一种光谱分离出来，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，最终得出所需要的数据。

在实际应用中人们总希望能同时测量多个参数。而温度和应力是实际应用中众多参数中比较十分重要的两个参数。但现有的分布式光纤传感装置，只能测量单一的参数；要么只能测量温度，要么只能测量应力，无法同时对两个参数进行测量。

现有的分布式光纤传感装置存在的缺陷和不足如下：

(1)现有的光纤传感装置只能对单一的参数进行测，无法同时测量多个参数；

(2)测量应力的装置会受到温度的影响，精度较低；

(3)采用计算机处理数据，处理速度慢，影响探测响应速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种分布式光纤应力温度传感装置，可同时测温度和应力。

另外，本发明还提供上述传感装置的传感方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种分布式光纤应力温度传感装置，其特征在于，该传感装置包括：

光源，用以发出连续光；

脉冲调制器，用以根据设计脉冲参数将光源发出的激光调制成所需要的脉冲光波；

环形器，用以将后向散射回来的激光完全分出来，输出给一耦合器；

耦合器，用以将后向散射回来的激光分成两路分别传给两个不同的滤光器：喇曼光滤光器、布里渊光滤光器；

喇曼光滤光器，用以滤掉除喇曼光以外的其他光，只有喇曼光能透过；

布里渊光滤光器，用以滤掉除布里渊光以外的其他光，只有布里渊光能透过；

喇曼光探测器、布里渊光探测器，分别与所述喇曼光滤光器、布里渊光滤光器连接，用以将接收的光信号转换电信号；

第一放大器、第二放大器，分别与喇曼光探测器、布里渊光探测器连接，用以将上述电信号放大；

数据采集器，用以采集经所述第一放大器、第二放大器放大的电信号；

数据处理器，用以处理所述数据采集器采集的数据，得出温度数据、应力数据。

作为本发明的一种优选方案，所述数据处理器还包括应力数据修正单元，用以使用温度数据对应力数据进行修正。

作为本发明的一种优选方案，所述传感装置还包括计算机，通过数据通讯接口与数据处理器连接，用以读取所述数据处理器得到的温度数据、应力数据，并予以显示。

作为本发明的一种优选方案，所述光源包括相连接的激光驱动器及激光器；激光驱动器用以驱动激光器发出激光。

作为本发明的一种优选方案，所述的激光驱动器是采用高速电路制作的电流驱动器；所述的激光器是半导体激光器，可根据激光驱动的驱动电流来发射激光。

作为本发明的一种优选方案，所述耦合器采用Y型光纤耦合器。

作为本发明的一种优选方案，所述喇曼光探测器、布里渊光探测器采用高灵敏度APD雪崩二极管来探测激光，将光信号转换电信号。

一种上述分布式光纤应力温度传感装置的传感方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过环形器将后向散射光从传感光纤中分离传来；

后向散射光通过耦合器将后分成两份分别传给喇曼光滤光器和布里渊光滤光器；

喇曼光滤光器滤去其他的光，只透过喇曼光，再将喇曼光传输给喇曼光探测器；布里渊光滤光器滤去其他的光，只透过布里渊光，再将布里渊光传输给布里渊光探测器；

喇曼光探测器和布里渊光探测器将两路光信号转换成电信号，再分别传输给第一放大器和第二放大器进行放大处理，将信号放大到可采集处理的程度；

两路放大器放大过的信号传输给数据采集器，进行数据采集和累加处理；数据采集器采集完的数据再传输给数据处理器进行计算，得出温度数据、应力数据；其中，通过分析喇曼光的信息得到温度数据，通过分析布里渊光的信息得到应力数据。