[发明专利]分布式光纤测温系统及温度动态测量方法

说明书

本申请公开了分布式光纤测温系统及温度动态测量方法，涉及测温技术领域，系统包括分布式测温主机、测温光纤和终端设备，测温主机包括激光脉冲器、波分复用器、APD探测器、数据采集卡、主控板和温度监测模块；激光脉冲器发射激光脉冲；波分复用器接收激光脉冲后向测温光纤发送激光脉冲信号；测温光纤向波分复用器提供拉曼反斯托克斯散射光和拉曼斯托克斯散射光；波分复用器将散射光发送至APD探测器；APD探测器将光信号转换为模拟电信号发送至数据采集卡；数据采集卡将模拟电信号转换为电信号通过SPI总线发送给主控板；主控板接收到数字信号和和温度检测模块发送的实时温度后，计算得到待测物体的温度。如此有利于提升温度测量精度。

技术领域

本申请涉及测温技术领域，具体地说，涉及一种分布式光纤测温系统及温度动态测量方法。

背景技术

分布式光纤测温系统广泛应用于各种火灾监控现场，例如地下管廊、隧道、电力电缆、地铁、石油化工等现场。分布式光纤测温系统是一种基于光时域反射仪(OTDR)和拉曼散射原理研制而成的分布式温度测量系统，利用光纤的拉曼散射，即提取光纤中传输的后向拉曼散射光(斯托克光和反斯托克光)，经光电转换及信号处理后解调出对应测温光纤实时位置的温度信息。

在实际的工程测量实践中，分布式光纤测温系统设计和实际测量使用方面还有一些无法克服的缺陷：

1、现有的分布式光纤测温系统多数采用数据采集卡的方式采集后向拉曼散射光经过光电转换的电信号，市面上此种数据采集卡采用PCI或者PCIE接口和工控机连接，这就造成了数据采集卡必须支持PCI或者PCIE接口，采集卡成本高。

2、根据拉曼散射原理，温度解调和环境温度是有关联的，特别是受测温主机内部各个器件的温度漂移影响，现有的分布式光纤测温系统使用时采用一次性校准的方法，在后续使用时忽略环境参数，造成环境温度改变时，实时测量精度很难满足实际要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种分布式光纤测温系统及温度动态测量方法，数据采集卡使用SPI总线传输信号，既能够满足测量速度和精度的要求，还能极大降低采集卡成本；同时，引入了温度监测模块对环境温度进行实时监测，根据实时环境温度对测温光纤的温度信息进行校准，从而有利于提升温度测量精度。

为了解决上述技术问题，本申请有如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种分布式光纤测温系统，其特征在于，包括：分布式测温主机、测温光纤和终端设备，所述分布式测温主机包括激光脉冲器、波分复用器、APD探测器、数据采集卡、主控板和温度监测模块；

所述波分复用器分别与所述激光脉冲器、所述测温光纤和所述APD探测器连接，所述激光脉冲器提供激光光源，周期性发射激光脉冲；所述波分复用器接收所述激光脉冲后，向所述测温光纤发送激光脉冲信号；所述测温光纤接收到所述激光脉冲信号后，向所述波分复用器提供拉曼反斯托克斯散射光和拉曼斯托克斯散射光；所述波分复用器将所述拉曼反斯托克斯散射光和拉曼斯托克斯散射光发送至所述APD探测器；

所述APD探测器与所述数据采集卡电连接，所述APD探测器接收到所述拉曼反斯托克斯散射光和拉曼斯托克斯散射光后，将光信号转换为第一路模拟电信号和第二路模拟电信号，并对噪声进行抑制，将经过噪声抑制处理后的第一路模拟电信号和第二路模拟电信号发送至所述数据采集卡；

所述数据采集卡与所述主控板通过SPI总线电连接，所述数据采集卡在接收到所述第一路模拟电信号和所述第二路模拟电信号后，同时对两路电信号进行采集和AD转换，分别转换为第一路数字信号和第二路数字信号，并将所述第一路数字信号和第二路数字信号通过所述SPI总线发送给主控板；

所述温度监测模块，与所述主控板电连接，实时监测所述分布式测温主机内部的实时温度并将实时温度发送至所述主控板；