[发明专利]一种动态温度定标自校准装置及方法

说明书

一种动态温度定标自校准装置及方法，包括脉冲激光器，脉冲激光器的输出端与WDM的输入端连接；WDM两个输出端分别与第一APD与第二APD的输入端连接；第一APD的输出端与第一LNA的输入端连接；第二APD的输出端与第二LNA的输入端连接；第一LNA和第二LNA的输出端均通过数据采集卡与计算机的输入端连接；WDM的公共端通过动态定标模块装置上缠绕的传感光纤与第一传感光纤的输入端相连，第一传感光纤的输出端连接有多模光纤反射镜。本发明提高了温度定标的精度，对后续的温度解调提供的直线拟合方法提供了保障，还能够有效避免分布式光纤拉曼测温系统中脉冲激光器的功率波动、开关电源功率波动的问题。

技术领域

本发明涉及矿井采空区煤自燃在线监测分布式光纤拉曼测温系统中的新型装置，具体是一种动态温度定标自校准装置及方法。

背景技术

以电信号为工作基础的传统测温方式在某些特殊工业环境如易燃易爆、高电压、大电流、强电流场干扰等环境下显得无能为力。以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的新型传感技术——光纤传感技术随之应运而生。分布式光纤传感器是近十多年来迅速发展的一种新型传感器，由于它不仅具有光纤传感器的非导电性、体积小、抗电磁干扰强等优点，而且能实现对一维连续空间作多点测量，因而能对许多大型设备或物体(如发电机组、智能大厦等)进行实时多点监测。

在分布式光纤拉曼测温系统中，目前常用的温度解调方法是利用Stokes后向散射光作为参考通道，利用anti-Stokes后向散射光作为信号通道，然后利用这两种后向散射光的光强比值来解调光纤沿线的温度信息。然而实践表明，现有温度解调方法由于自身原理所限，存在如下问题：其一，温度变化量对拉曼比值的改变量非常小，从激光器启动运作到长期工作的情况下，激光器的功率必然发生波动，如果使用以往的定标方式会导致两个相差很大的温度对应的拉曼比值一样，这对温度的解调和精度都有很大的影响，特别是在长距离测温的前提下。其二，在利用动态定标装置解决上述问题的前提下，其他装置的波动也对系统的稳定性造成了一定的影响，从而影响了拉曼比值，导致测温漂移大。

基于此，受拉曼测温仪体积大小的影响，有必要提供一种合适体积的动态定标模块装置，来避免分布式光纤拉曼测温系统中脉冲激光器的功率波动、开关电源功率波动以及外界环境波动导致系统的测温漂移大的问题。

发明内容

为了防止分布式光纤拉曼测温系统中脉冲激光器的功率波动、开关电源功率波动以及外界环境波动导致系统的测温漂移大的问题，本发明的目的在于提出了一种动态温度定标自校准装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现：

一种动态温度定标自校准装置，包括脉冲激光器、WDM、第二APD、第二APD、第一LNA、第二LNA、数据采集卡、计算机、第一传感光纤以及动态定标模块装置；

脉冲激光器的输出端与WDM的输入端连接；WDM两个输出端分别与第一APD与第二APD的输入端连接；第一APD的输出端与第一LNA的输入端连接；第二APD的输出端与第二LNA的输入端连接；第一LNA和第二LNA的输出端均与数据采集卡的输入端连接；数据采集卡的输出端与计算机的输入端连接；

WDM的公共端与动态定标模块装置上缠绕的传感光纤的输入端相连，动态定标模块装置上缠绕的传感光纤的输出端与第一传感光纤的输入端相连，第一传感光纤的输出端连接有多模光纤反射镜。

本发明进一步的改进在于，动态定标模块装置包括结构相同第一加热模块与第二加热模块，第一加热模块包括第一圆柱形铝块，第二加热模块包括和第二圆柱形铝块，第一圆柱形铝块的侧壁开设有第一环形凹槽，用于缠绕传感光纤；第二圆柱形铝块的侧壁开设有第二环形凹槽，用来缠绕传感光纤；WDM的公共端与第一加热模块上缠绕的传感光纤的输入端相连，第一加热模块上缠绕的传感光纤的输出端与第二加热模块上缠绕的传感光纤的输入端相连，第二加热模块上缠绕的传感光纤的输出端与第一传感光纤的输入端相连，第一传感光纤的输出端连接有多模光纤反射镜。