[实用新型]一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光电信号检测及处理装置，具体为一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置。 

背景技术

随着光纤传感技术的不断发展，加之光纤传感本身的一些优良特性，使得光纤传感器的应用范围不断扩大，越来越多的行业和领域对光纤传感器的需求不断增长，特别是分布式光纤传感器被用于工程检测以来，基于其优越的性能指标，更是表现出了广阔的应用前景。基于拉曼散射的分布式光纤温度传感正在被应用于各种火灾报警和需要对温度进行分布式检测的领域，在该传感系统中，首先要解决的是对拉曼散射信号的探测，由于拉曼散射光信号十分微弱，通常需要对其进行高倍放大。目前，在基于拉曼散射的分布式光纤温度传感系统中大都采用APD探测器作为光电转换器件，主要是因为APD探测器本身具有很高的放大增益，但是APD探测器的价格高昂，不利于传感系统成本的压缩和大范围推广使用。 

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置，采用PIN探测器结合高倍放大电路的装置，同样可以实现对微弱拉曼散射信号的探测，不同于常规的交流耦合高倍增益放大电路，该装置的放大电路采用了双极直流耦合的方式，最大限度地保留了原始信号，减小信号失真，最后使得传感系统的盲区明显缩小。 

 本实用新型的一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置，是由PIN高灵敏度接收组件连接直流耦合放大电路构成。所述的直流耦合放大电路是由放大电路a、电压跟随器和放大电路b依次串联构成。 

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作为本实用新型的进一步改进，本装置设有电位器。 

本实用新型的一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置，提供了一种高性能、低成本的微弱光电信号探测装置，把该装置应用于分布式光纤温度传感系统，可以有效地避免采用交流耦合放大电路时出现的过冲现象，减小了信号失真，从而缩小了分布式光纤温度传感系统的探测盲区。由于在本实用新型中，用PIN探测器替代了价格高昂的APD探测器，降低了生产成本。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图； 

图2为本实用新型的电路图。

具体实施方式

本实用新型的一种用于分布式光纤温度传感的微弱光信号探测装置，是由PIN高灵敏度接收组件1连接直流耦合放大电路2构成。如图1所示：从入射光纤接头8入射的拉曼散射光信号经PIN高灵敏度接收组件1后转换为极微弱的电压信号9，该微弱的电信号9被后续的直流耦合放大电路2放大为可以直接输入A/D芯片6的放大电压信号10。 

所述的直流耦合放大电路2是由放大电路a3、电压跟随器4和放大电路b5依次串联构成。如图2所示：在PIN高灵敏度接收组件1中，拉曼散射光信号被转化为电信号，虽然经过前置放大，但信号的幅度仍旧十分微弱，还不能直接输入A/D芯片6进行A/D转换。PIN高灵敏度接收组件1处所得的微弱电信号先经放大电路a3进行放大，再经电压跟随器4稳压，最后经直流耦合的放大电路b5再次进行放大，最终所得的电压信号输入高速A/D芯片。这里放大电路a3由运算放大器OPA687组成，电压跟随器4由OPA687组成，放大电路b5由AD8063构成。本装置设有电位器7与电压跟随器4电路连接。 

在图2中，+V表示+5V直流电压源，-V表示-5V直流电压源，正常工作时，每一路工作电流在30—80mA范围内。这里，电压源要有高稳定性和低纹波系数，否则会造成探测结果失真，影响模块最佳性能的发挥。合理选择运放匹配电阻可以使PIN探测器转换所得的微弱信号放大1600倍，同时带宽保持在100M以上。调节电位器7，可以使输出端的信号基线在±3V范围内自由调整，以满足不同使用场合的要求。 

本装置除了可以应用于微弱拉曼散射信号的探测外，根据目标探测信号的强度、带宽等特性，适当地调节运放匹配电阻、电容或更换PIN探测器后，本装置还可以用于其他类型的微弱光信号探测，如瑞利散射信号、布里渊散射信号、受激拉曼信号、受激布里渊信号等。 

在1550nm波长的传感系统中，使用本实用新型低成本光电转换器件，可以很好地探测到从标准62.5/125多模上10Km处反射回来的拉曼后向散射光信号，带宽达到100M以上，保证了分布式光纤传感系统的空间分辨率1m的高精度要求，同时缩小了探测盲区。