[发明专利]一种用于DTS分布式测温系统中的APD模块

说明书

本发明公开了一种用于DTS分布式测温系统中的APD模块，包括APD光器件、TEC驱动模块、温度传感器以及半导体制冷片，所述温度传感器用于实时测量APD光器件的温度，并将温度反馈给TEC驱动模块，根据目标温度与实际温度的差值，TEC驱动模块控制半导体制冷片APD光器件进行加热或者制冷。本发明的APD光器件的环境温度永远是25℃，所以不需要测试APD光器件在不用温度下的Vbr，也不用编写专门的单片机程序。

技术领域

本发明涉及光纤探测技术领域，具体涉及一种用于DTS分布式测温系统中的APD模块。

背景技术

在光纤传感领域，DTS——分布式光纤测温系统，是最早且最成熟的产品，成熟应用于热力管道泄漏检测领域。整个施工现场，只需要沿着热力管道铺设一根光缆(不需要供电)，然后将光缆连接到监控室中的DTS设备。这样，管理人员就可以在监控室就可以查看整条光缆沿途的温度，根据温度来判定管道是否泄漏以及泄露的位置。而且，通过配置DTS设备，也可以将实时信息传输到云端，这样，拥有权限的相关人员，可随时随地查看管道的信息，并能将损失降至最低点。

DTS设备里面有一个核心模块，叫做APD光电检测模块。这个模块负责将微弱的光信号转换成可观测的电信号，其中最为关键的就是APD光器件，其工作特性如图1所示：

随着工作电压的增加，APD光器件的增益就越来越大，当工作电压超过击穿电压(Vbr)之后，增益急速增大，但是我们无法利用这个时候的信号。我们希望APD光器件工作在线性区域，且要尽可能的大，一般将工作电压定义为0.9*Vbr。但是如图2，Vbr会随着APD光器件的工作温度变化而变化，所以，在实际工作中，我们需要动态调整APD光器件的工作电压。其方案如图3所示：

在APD光器件附近放置一个温度传感器，通过单片机实时采集APD光器件的温度。然后，单片机根据APD光器件的实际温度，通过控制可调电源模块给APD光器件输出对应的工作电压0.9*Vbr。但是需要事先对APD光器件进行高低温测试，来确定APD在不同温度下的Vbr。

以上就是传统的APD模块的解决方案，需要测试每个APD光器件在不同温度下的Vbr，过程非常繁琐，非常不利于产品化，然后还需要专门编写单片机程序，这都是APD模块价格居高不下的原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决上述现有技术的不足，提供一种用于DTS分布式测温系统中的APD模块。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于DTS分布式测温系统中的APD模块，包括APD光器件、TEC驱动模块、温度传感器以及半导体制冷片，所述温度传感器用于实时测量APD光器件的温度，并将温度反馈给TEC驱动模块，根据目标温度与实际温度的差值，TEC驱动模块控制半导体制冷片APD光器件进行加热或者制冷。

进一步的，TEC驱动模块包括PID单元、MCU控制模块和PWM输出控制模块，所述PWM输出控制模块与半导体制冷片。

进一步的，所述温度传感器为热敏电阻，其与MCU控制模块连接。

进一步的，所述PID模块计算出NTC热敏电阻的输出电压，转换为PWM信号的占空比，然后将该占空比的PWM信号给PWM驱动芯片,PWM驱动芯片驱动对应的MOS管，输出该占空比的PWM信号给MOS管，MOS管按PWM驱动芯片输出的频率及占空比通断，调整与MOS对应的TEC制冷/热器输出。

从上述技术方案可以看出本发明具有以下优点：在本发明中，APD光器件的环境温度永远是25℃，所以不需要测试APD光器件在不用温度下的Vbr，也不用编写专门的单片机程序。

附图说明

图1为APD光器件的工作特性图；

图2为APD光器件Vbr会随着APD光器件的工作温度变化而变化；