[发明专利]由光纤光栅及分布式光纤相结合的定位测温装置无效
申请号: | 201310141425.X | 申请日: | 2013-04-23 |
公开(公告)号: | CN103267590A | 公开(公告)日: | 2013-08-28 |
发明(设计)人: | 刘宝瑛;陈炳生;王一钧;王贺;柴颖琦;崔岩 | 申请(专利权)人: | 天津市东方龙光电测控技术有限公司 |
主分类号: | G01K11/32 | 分类号: | G01K11/32 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 300384 天津市滨海新区*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 光纤 光栅 分布式 相结合 定位 测温 装置 | ||
技术领域
本发明属于一种测量技术领域,特别涉及一种由光纤光栅及分布式光纤相结合的定位测温装置。
背景技术
目前,基于光纤的传感技术分为分布式光纤传感技术和光纤光栅传感技术两种,其各有优缺点:
(1)分布式光纤传感技术中温度的测量利用的是光的自发拉曼散射效应。通过该效应,将产生一个波长更长的STOKES光和一个波长更短的反STOKES光。因而,通过测量光强即可反推知产生自发拉曼散射效应处的光纤温度。而利用OTDR技术,测量光脉冲的时延,即可测定距离,实现光纤内的空间定位。在分布式光纤传感技术中,光纤既是传输介质,又是传感介质。其优点是能对整条光纤进行测量。但缺点是其定位精度取决于光脉冲的脉冲宽度和能量,通常能实现约1米的定位精度,温度测量精度约为1度。
(2) 光纤光栅传感技术则利用的是在光纤内形成的周期性折射率分布。由于干涉效应,将使得满足一定波长条件的光被反射回去,而其它波长的光则透射过去。而由于热光效应和弹光效应,反射光的波长将随着温度、应变等的变化而漂移。因而通过检测波长漂移,即可实现温度、应变等物理量的测量。通过在一根光纤上串接不同波长的光纤光栅,也可以构成具有准分布特性的光纤光栅传感器。光纤光栅传感技术的优点是测量精度较高,可达0.1度,定位精度高,可以精确到光纤光栅所处的约1cm的区域,这对于如电力系统汇流排、大型建筑的载荷集中区等需要精确定位测量的领域十分重要。但缺点是各光纤光栅传感点之间的光纤仅用于联接,而无法进行传感测量。
在一些大范围、多检测点的测温,例如:对于大型钢铁企业中不同区域的温度监控,以往的方法是单独对某个测温区域进行独立的测温监控,甚至是由人直接进入高温、高噪音及易发机械伤害的危险环境中,通过红外测温枪测量相应设备和区域的温度。有些位置难以人员进入,如线缆槽(沟)、下埋或高架的气体管道、煤料堆放场地等更是成为了温度监控的盲区。但正是这些地方恰恰是重大生产事故频发的隐患部位。由于场地、距离、实现成本、测温方式等限制因素,很难实现该区域的温度监控。更不能实现由一台设备终端对全部这样需要测温的地点、区域进行整体温度监控。即便安装了光纤测温设备,但也只能是针对特定区域的单一测温方式。如电控柜:每个控制柜内可安装一个光纤光栅传感器,但连接到电控柜内的动力电缆及布设电缆的管道内温度无法监控,如还需要对动力线缆进行温度监控,就需要另购设备。这样限制了该类温度测量设备的适用范围,集中式的多对象测温网络就不可能实现。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的缺陷,提供一种由光纤光栅及分布式光纤相结合的定位测温装置,同样利用一根光纤,在其中串接若干光纤光栅进行点式精确测量;同时,采用不同于光纤光栅波长的泵浦光入射到光纤中,诱使其产生自发拉曼效应,从而将整条光纤作为拉曼光纤传感器进行温度传感测量;这样,可以利用一条光纤既实现大范围分布式的温度传感测量,又可以实现对于特定位置的精确定位测量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种由光纤光栅及分布式光纤相结合的定位测温装置,其特征在于:它包括光源、传感器组、合束器、分光器、光开关和解调器;
所说的光源包括LD光源和BBS光源,LD光源和BBS光源通过光纤与合束器的分路端口连接;
所说的传感器组由M根分布式光纤传感器与每根分布式光纤传感器上串联的1-n个光纤光栅传感器组成;
所说的传感器组与光开关的第一分路端口a连接,光开关的第二分路端口b与分光器的第一分路端口c连接,分光器的第二分路端口d与合束器的公共端口连接,分光器的第三分路端口e分别与光纤光栅反射光谱波长解调器和OTDR解调器的输入端连接,光纤光栅反射光谱波长解调器和OTDR解调器的输出端与信号处理单元连接;该信号处理单元与负责控制、采集、显示和储存的计算机单元连接。
所述的一根分布式光纤传感器串接1-64个光纤光栅传感器。
所述的光纤光栅传感器为具有不同中心波长的光纤光栅传感器。
所述的LD光源为产生拉曼散射所需要的脉冲泵浦光,波长为1630nm。
所述的BBS光源为宽带光源,BBS光源的波长与光纤光栅传感器的波长为1525-1565nm。
所述的光纤光栅传感器包括由导热硅胶粘合剂封装的包裹353ND双组份环氧树脂层的光纤光栅,在353ND双组份环氧树脂层外套装封装管,封装管内填充导热硅胶,封装管的两端固定紧固端母,紧固端母与分布式光纤的金属铠通过金属圈固定。
本发明的优点和有益效果是:
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