一種新型基于otdr的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，LD組件通過APD偏壓采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，LD組件包括半導(dǎo)體脈沖激光器、熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器，APD的偏壓采集模塊包括AD590溫度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換電路分別與雪崩光電二極管、PC機(jī)連接，Y形耦合器與傳感光纖連接，傳感光纖上設(shè)有Ni?Ti?Cu形狀記憶合金的溫度閾值執(zhí)行器，Y形耦合器與雪崩光電二極管連接，雪崩光電二極管通過信號處理電路與高速信號采集器連接，高速信號采集器與PC機(jī)連接，PC機(jī)與報警指示器連接，本實(shí)用新型通過采用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)大面積基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時測量、災(zāi)情監(jiān)測和預(yù)報，降低獲取信息的成本，信號傳輸穩(wěn)定可靠，能在高壓高電流等惡劣環(huán)境中工作。
【專利說明】
一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]大型礦山、油田、軍火庫、地鐵隧道和核電站等重要基礎(chǔ)設(shè)施對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的保障作用，在這些高溫或易燃易爆的環(huán)境中，對大面積溫度場進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測尤為重要，因?yàn)檫@樣可防止火災(zāi)事故的發(fā)生以保障重要基礎(chǔ)設(shè)施的安全。但針對這種需要高壓高電流的大面積溫度場的監(jiān)測，傳統(tǒng)的單點(diǎn)式的溫度傳感器無論在經(jīng)濟(jì)上和工程實(shí)現(xiàn)上都難以滿足實(shí)際要求。
[0003]因此，為克服上述技術(shù)的不足而設(shè)計出一款可實(shí)現(xiàn)大面積基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時測量、災(zāi)情監(jiān)測和預(yù)報，降低獲取信息的成本，信號傳輸穩(wěn)定可靠，能在高壓高電流等惡劣環(huán)境中工作的一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，正是發(fā)明人所要解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，可實(shí)現(xiàn)大面積基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)時測量、災(zāi)情監(jiān)測和預(yù)報，降低獲取信息的成本，信號傳輸穩(wěn)定可靠，能在高壓高電流等惡劣環(huán)境中工作。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，其包括高速驅(qū)動電路、LD組件、Y形耦合器、傳感光纖、雪崩光電二極管、信號處理電路、高速信號采集器、PC機(jī)、報警指示器、A/D轉(zhuǎn)換電路、APD偏壓采集模塊，所述LD組件包括半導(dǎo)體脈沖激光器、熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器，所述LD組件通過AH)偏壓采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，所述AH)的偏壓采集模塊包括AD590溫度傳感器，所述A/D轉(zhuǎn)換電路分別與雪崩光電二極管、PC機(jī)連接，所述Y形耦合器與傳感光纖連接，所述傳感光纖上設(shè)置有溫度閾值執(zhí)行器，所述溫度閾值執(zhí)行器為N1-T1-Cu形狀記憶合金的溫度閾值執(zhí)行器，所述Y形耦合器與雪崩光電二極管連接，所述雪崩光電二極管通過信號處理電路與高速信號采集器連接，所述高速信號采集器與PC機(jī)連接，所述PC機(jī)與報警指示器連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0007]1、本實(shí)用新型通過采用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，即可監(jiān)測沿光纖幾何分布的空間溫度場的變化，這樣一根光纖可取代大量點(diǎn)型傳感器，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時測量、災(zāi)情監(jiān)測和預(yù)報，獲取信息的成本降低;還可充分發(fā)揮光纖工程安裝方便，抗電磁干擾能力強(qiáng)、絕緣性能高的優(yōu)點(diǎn)，可工作在高壓、大電流等惡劣環(huán)境中工作。
[0008]2、LD組件帶有熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器，測溫準(zhǔn)確，同時制冷器也封裝在激光器芯片內(nèi)，控溫及時，可避免溫度震蕩現(xiàn)象發(fā)生，激光器在高頻脈沖驅(qū)動狀態(tài)下工作僅有很小的結(jié)發(fā)熱，這樣可延長激光器壽命，利于安全穩(wěn)定的工作;APD的偏壓采集模塊選用基于AD590的APD溫度傳感與采樣電路，可達(dá)到控制增益的目的，能精確測量APD的溫度，使信息傳輸具有極高的穩(wěn)定性與可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖。
[0010]附圖標(biāo)記說明:1-高速驅(qū)動電路;2-LD組件;3-Y形耦合器;4-傳感光纖;5-雪崩光電二極管;6-信號處理電路;7-高速信號采集器;8-報警指示器;9-PC機(jī)；10-A/D轉(zhuǎn)換電路；
11-Aro偏壓采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落在申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0012]參見圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖，該結(jié)構(gòu)一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，包括高速驅(qū)動電路1、LD組件2、Y形耦合器3、傳感光纖4、雪崩光電二極管5、信號處理電路6、高速信號采集器7、報警指示器8、PC機(jī)9、A/D轉(zhuǎn)換電路10、APD偏壓采集模塊11，LD組件2包括半導(dǎo)體脈沖激光器、熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器，LD組件2通過AH)偏壓采集模塊11與A/D轉(zhuǎn)換電路10連接，AH)的偏壓采集模塊11包括AD590溫度傳感器，A/D轉(zhuǎn)換電路10分別與雪崩光電二極管5、PC機(jī)9連接，Y形親合器3與傳感光纖4連接，傳感光纖4上設(shè)置有溫度閾值執(zhí)行器，溫度閾值執(zhí)行器為N1-T1-Cu形狀記憶合金的溫度閾值執(zhí)行器，Y形耦合器3與雪崩光電二極管5連接，雪崩光電二極管5通過信號處理電路6與高速信號采集器7連接，高速信號采集器7與PC機(jī)9連接，PC機(jī)9與報警指示器8連接。
[0013]采用分布式光纖溫度傳感技術(shù)，即可監(jiān)測沿光纖幾何分布的空間溫度場的變化，這樣一根光纖可取代大量點(diǎn)型傳感器，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時測量、災(zāi)情監(jiān)測和預(yù)報，獲取信息的成本降低;還可充分發(fā)揮光纖工程安裝方便，抗電磁干擾能力強(qiáng)、絕緣性能高的優(yōu)點(diǎn)，可工作在高壓、大電流等惡劣環(huán)境中工作。
[0014]傳感光纖4起傳光的作用，當(dāng)監(jiān)測區(qū)域的溫度急劇上升，達(dá)到閾值溫度(報警溫度)時，溫度監(jiān)測區(qū)域內(nèi)安裝在傳感光纖4上的溫度閾值執(zhí)行器動作，使該段光纖的平均衰減系數(shù)突然變大，如超過警戒閾值則發(fā)生溫度報警。傳感光纖4的衰減信息也能反映沿光纖分布的監(jiān)測區(qū)域的溫度變化狀態(tài)。由高速驅(qū)動電路驅(qū)動I的大功率半導(dǎo)體脈沖激光器，發(fā)出的一列均勻光脈沖經(jīng)過Y形耦合器3注入到傳感光纖4中，系統(tǒng)中瑞利背向散射光信號經(jīng)雪崩光電二極管5的光電轉(zhuǎn)換并放大成電壓信號(光電壓)，高速信號采集器7可采集距傳感光纖4始端每隔Im的背向散射光信號。由于傳感光纖4前端和末段存在強(qiáng)烈的菲涅耳反射，因此，不能作為光纖衰減的測量區(qū)域。在中間光纖衰減測量段，一旦溫度閾值執(zhí)行器動作發(fā)生溫度報警，而OTDR曲線會在報警段光纖出現(xiàn)類似固有損耗的臺階，因而系統(tǒng)能對溫度報警實(shí)現(xiàn)空間定位。
[0015]系統(tǒng)采用帶有熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器的LD組件2，外加恒溫控制系統(tǒng)。由于該LD組件2的熱敏電阻緊貼激光器熱沉，測溫準(zhǔn)確，同時制冷器也封裝在激光器芯片內(nèi)，控溫及時，可避免溫度震蕩現(xiàn)象發(fā)生。半導(dǎo)體脈沖激光器在高頻脈沖驅(qū)動狀態(tài)下工作僅有很小的結(jié)發(fā)熱，這樣可延長激光器壽命，利于安全穩(wěn)定的工作。通過A/D卡AC1056實(shí)現(xiàn)對雪崩光電二極管5和半導(dǎo)體脈沖激光器溫度與偏壓的高精度采樣，并對光信號的采集與濾噪等信息處理，在實(shí)際應(yīng)用中具有極高的穩(wěn)定性與可靠性。AH)的偏壓采集模塊11可提供雪崩光電二極管5的穩(wěn)定偏壓，可接受D/A模擬電壓控制高壓輸出，輸出的高壓經(jīng)分壓后可提供監(jiān)測電壓，為達(dá)到閉環(huán)控制提供方便。AH)的偏壓采集模塊11要達(dá)到控制增益的目的，必須精確測量雪崩光電二極管5的溫度，選用基于AD590的AH)溫度傳感與采樣電路，溫度采樣精度可達(dá)
0.2°C，這能滿足雪崩光電二極管5的應(yīng)用要求。依據(jù)檢測到的溫度信息對偏壓進(jìn)行修正，最后達(dá)到穩(wěn)定雪崩光電二極管5增益的目的。
[0016]傳感光纖4內(nèi)設(shè)置有溫度閾值執(zhí)行器，選用基于N1-T1-Cu形狀記憶合金的溫度閾值執(zhí)行器，溫度閾值執(zhí)行器的動作機(jī)理是當(dāng)閾值溫度執(zhí)行器監(jiān)測區(qū)域的溫度迅速升高，達(dá)到閾值報警溫度時，由于閾值報警溫度已接近SMA彈簧的奧氏體轉(zhuǎn)變開始溫度，執(zhí)行器中的SMA彈簧迅速收縮而使傳感光纖彎曲，由OTDR原理可判斷，這時光纖衰減系數(shù)將突然增大而發(fā)生溫度報警，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)分布溫度報警，誤報警的幾率為零。
【主權(quán)項】
1.一種新型基于OTDR的準(zhǔn)分布光纖溫度報警系統(tǒng)，其特征在于:其包括高速驅(qū)動電路、LD組件、Y形耦合器、傳感光纖、雪崩光電二極管、信號處理電路、高速信號采集器、PC機(jī)、報警指示器、A/D轉(zhuǎn)換電路、APD偏壓采集模塊，所述LD組件包括半導(dǎo)體脈沖激光器、熱敏電阻和半導(dǎo)體制冷器，所述LD組件通過AH)偏壓采集模塊與A/D轉(zhuǎn)換電路連接，所述AH)的偏壓采集模塊包括AD590溫度傳感器，所述A/D轉(zhuǎn)換電路分別與雪崩光電二極管、PC機(jī)連接，所述Y形耦合器與傳感光纖連接，所述傳感光纖上設(shè)置有溫度閾值執(zhí)行器，所述溫度閾值執(zhí)行器為N1-T1-Cu形狀記憶合金的溫度閾值執(zhí)行器，所述Y形耦合器與雪崩光電二極管連接，所述雪崩光電二極管通過信號處理電路與高速信號采集器連接，所述高速信號采集器與PC機(jī)連接，所述PC機(jī)與報警指示器連接。
【文檔編號】G01K11/32GK205679334SQ201620372501
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月28日 公開號201620372501.7, CN 201620372501, CN 205679334 U, CN 205679334U, CN-U-205679334, CN201620372501, CN201620372501.7, CN205679334 U, CN205679334U
【發(fā)明人】韓丙辰
【申請人】山西泛友科技有限公司