[发明专利]一种系留缆的温度监测装置和方法

权利要求书

1.一种系留缆的温度监测装置，包括两个串联的光纤光栅温度传感器阵列、光纤、分支器1、分支器2、光纤光栅解调器、终端显控设备；而系留缆包括光缆，系留缆的上下两段是绝缘段，中间是辐射段；

两个串联的光纤光栅温度传感器阵列紧贴在系留缆的缆体表面，实现缆体表面的温度监测；

所述光纤是利用分支器1从系留缆的光缆中分出的一只光纤，用于连接光纤光栅温度传感器阵列与地面设备，借助于该光纤通路使光信号在光纤光栅温度传感器阵列与地面设备之间传输；

光纤光栅解调器位于地面锚泊车内，包括测量控制模块，F-P滤波器，D/A转换器、光探测电路模块和A/D转换器，用于实现光纤光栅信号的解调处理，得到光栅光纤温度传感器测量的温度值；

所述光纤的两端分别连接分支器1的一个输出端口和分支器2的一个输入端口，分支器2的两路输出端口分别与两个串联的光纤光栅温度传感器阵列连接，分支器1的另一个输出端口通过F-P滤波器与光探测电路模块的输入端口连接，F-P滤波器经D/A转换器和测量控制模块的锯齿波产生模块连接，光探测电路模块通过A/D转换器和测量控制模块的低通数字滤波器连接，其特征在于:

所述两个串联的光纤光栅温度传感器阵列的各光栅栅距均不相同，则其反射光的中心波长不同，通过将各光纤光栅传感器之反射光的中心波长与其地址进行对应编码，可容易地判定光纤光栅传感器的位置。

2.根据权利要求1所述的系留缆的温度监测装置，其中两个串联的光纤光栅温度传感器阵列中，一个光纤光栅温度传感器阵列包括多条在水平方向排列的光纤光栅，包含该光纤光栅阵列的光纤首尾相连接，形成一个水平光纤光栅串；另一个光纤光栅温度传感器阵列包括多条在竖直方向排列的光纤光栅，包含该光纤光栅阵列的光纤首尾相连接，形成一个竖直光纤光栅串；水平光纤光栅串和竖直光纤光栅串在空间相互重叠，形成栅格化的光纤光栅阵列，该栅格化的光纤光栅围成一个柱形，紧贴在缆体表面，实现缆体表面的温度监测。

3.根据权利要求2所述的系留缆的温度监测装置，所述栅格化的光纤光栅阵列中，各栅格的大小相同。

4.根据权利要求2所述的系留缆的温度监测装置，所述栅格化的光纤光栅阵列中，栅格的大小不同，其中重点测温区域的栅格比非重点测温区域的栅格小。

5.根据权利要求2所述的系留缆的温度监测装置，其中栅格化的光纤光栅阵列设置在以离辐射段上方2cm的绝缘段为中心的区域。

6.一种根据如权利要求3-5任一项所述的系留缆的温度监测装置的温度测量方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在地面锚泊车内的宽带光源产生的宽带光束经过分支器1进入所述光纤，该宽带光束通过所述光纤向上传输，到达分支器2后被分成两路进入传感光纤光栅阵列，当满足布拉格条件的光被反射后经分支器2进入光纤，沿光纤向下传输，通过分支器1进入光纤F-P可调滤波器，测量控制模块中的锯齿波产生模块产生的数字信号经D/A转换器后，产生锯齿波扫描电压，施加到可调谐光纤滤波器，使其在一定范围内扫描；当它与传感光纤光栅的Bragg波长相匹配时，则让传感光栅反射的光信号通过。

（2）光电探测电路模块探测的光信号经A/D转换和测量控制模块中的低通数字滤波器滤波后，由测量控制模块中的数据计算模块通过分析各个光纤光栅反射光之中心波长的变化的幅度来得到被测点的温度，并根据其中心波长计算被测点的地址，通过地址和位置的对应关系，计算被测点的位置，并将温度和位置通过终端显控模块显示。

7.根据权利要求6所述的温度测量方法，其特征在于，在栅格化的光纤光栅的每个栅格的边上布置一个光纤光栅，将每个栅格边长上的光栅测得的温度值求平均值，作为该栅格区域的温度。

8.根据权利要求7所述的温度测量方法，其特征在于，在栅格化的光纤光栅的每个栅格的四条边中，如果其中一条边中的光纤光栅测得的温度与其他三条边中测量所得的温度相差超过一定值，则判断该处光栅损坏，同时求其他三条边中的光纤光栅测得的温度平均值，作为该栅格区域的温度。

9.根据权利要求6所述的温度测量方法，其特征在于，非重点测温区域的栅格只在3个边中设置光栅，或只在2个边中设置光栅，这样既可以减少光栅的用量，也能够实现参数测量。

10.根据权利要求6所述的温度测量方法，其特征在于，为防止重点区域栅格光栅损坏，将其他光纤光栅从该重点区域通过，这样一旦某栅格的光栅损坏，则其他光纤光栅可以代替原栅格光栅进行温度监测，确保监测数据无丢失现象。