CN201247110Y - 一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，其特征在于：所述耦合器的光束输出端通过光束与恒温箱的光束输入端连接，恒温箱内设有温度控制模块，恒温箱与数据采集器双向连接，其与传统的光纤测温传感装置相比本实用新型有如下优点和积极效果：1.该装置不需要返还厂家测量调试，节省物力财力；2.装置可以自校准维持长时间的连续精准地测量；3.大大提高了标定的温度的准确性和精确度；4.大大减少项目运作停工的时间和次数。
Description
技术领域
本实用新型涉及分布式光纤温度传感设备的技术领域，具体的说是一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，特别涉及其内部机械结构。
背景技术
光纤测温传感***主要用于交通、建筑、电力、煤矿、石化等行业，其作用是对这些重要的场所进行实时温度监控。它对与保证工业***设备正常运行，保障生命和财产的安全起着重要的作用。
现有的光纤测温传感***是由激光驱动器、激光器、同步控制器、耦合器、恒温槽、参考光纤、滤光器、光电探头、信号放大器、数据采集器和计算机组成。其工作原理为：激光器连续不断地向探测光缆中发射激光，激光在光缆中传输过程中会发生后向散射，由于喇漫(Raman)光谱对温度是敏感的，通过耦合器和分光器将后向散射光中的喇漫光谱分离出来，再经过光电转换和信号放大处理后进行数据采集，然后再将采集到的数据送往数据处理器计算机进行处理计算，最终得出温度数据。
在分布式光纤温度传感***中，温度的标定是一个很重要的步骤，现在主要是采用出厂时一次性校准，使热电偶传感器多次测量温度的平均值与光纤传感器测得的温度的值比较来进行标定；但由于温度受到多种参数的影响，随着***使用时间的增长，计算机上显示的温度值与实际光纤上的温度值的误差会逐渐扩大。现有办法是定期将设备返还厂家进行检测、校准。
现有的这种对分布式光纤传感测温装置的温度标定的方法，存在的缺陷和不足如下：
1、由于它是通过热电偶传感器多次测量温度的平均值，准确度和精确度都很小；
2、由于需要技术人员测量和标定***的温度需要很大的人力物力，准确性也会受到影响；
4、标定温度时会是中断温度监测。
故仍然需要对现有分布式光纤温度传感设备的内部结构进行进一步改进。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，该装置不需要返还厂家测量调试，也不会影响***持续良好的工作。只需要把探测光纤的起始端的一段作为参考光纤放入装有温度控制模块(TEC)的恒温箱内，并从计算机上通过数据处理器控制温度控制模块标定温度，就可以维持***长时间良好的工作，克服了现有技术中存在的缺点和不足缺点。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，它主要包括激光器，激光器的输入端与激光驱动器的输出端连接，激光驱动器的输入端与同步控制器的输出端连接，同步控制器的输入端与数据处理器的输出端连接，激光器的输出端与耦合器的输入端连接，耦合器的输出端与滤光器的输入端连接，滤光器的输出端与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与数据采集器的输入端连接，数据采集器的输出端与数据处理器的一输入端连接，其特征在于：所述耦合器的光束输出端通过光束与恒温箱的光束输入端连接，恒温箱内设有温度控制模块，恒温箱与数据采集器双向连接。
本实用新型公开了一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，其与传统的光纤测温传感装置相比本实用新型有如下优点和积极效果：
1、该装置不需要返还厂家测量调试，节省物力财力；
2、装置可以自校准维持长时间的连续精准地测量；
3、大大提高了标定的温度的准确性和精确度；
4、大大减少项目运作停工的时间和次数。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型工作原理流程图。
图3为本实用新型温度控制模块结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本实用新型进一步进行描述：
本实用新型为一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，它主要包括激光器3，激光器3的输入端与激光驱动器2的输出端连接，激光驱动器2的输入端与同步控制器1的输出端连接，同步控制器1的输入端与数据处理器12的输出端连接，激光器3的输出端与耦合器4的输入端连接，耦合器4的输出端与滤光器5的输入端连接，滤光器5的输出端与光电探测器6的输入端连接，光电探测器6的输出端与放大器7的输入端连接，放大器7的输出端与数据采集器8的输入端连接，数据采集器8的输出端与数据处理器12的一输入端连接，其特征在于：所述耦合器4的光束输出端通过光束与恒温箱9的光束输入端连接，恒温箱9与数据采集器8双向连接，恒温箱9内设有温度控制模块10。所述温度控制模块10由单片机11、温度传感器15和半导体制冷片14构成，其中，单片机11分别与温度传感器15和半导体制冷片14(可实现从正温90℃到负温度130℃)相连接。
本实用新型自动温度标定型分布式光纤测温传感装置包括激光器，它的控制端与激光驱动器连接；激光器的激光在传感光纤中的后向散射信号被耦合器分离一路出来传入滤光器、探测器和放大器，射入到数据采集器；计算机连接数据处理器，数据处理器控制同步控制器和接收数据采集器的数据；同步控制器的三个同步信号输出端分别于激光驱动器、光信号检测器和数据采集器连接，向它们发送同步信号使其同步工作。本实用新型把探测光缆的起始端的适量长度的光纤L作为参考光纤放入由温度控制模块(TEC)控制的恒温箱内；当数据处理器接到计算机标定温度的命令时，数据处理器控制温度控制模块把恒温箱内的温度调整到标定的温度，计算机上显示的参考光纤L的对应温度值即被调整为恒温箱内温度值。因为恒温箱内的光纤是探测光缆的一部分，本实用新型的效果是间接地标定计算机显示的温度与实际光纤上的温度相同，减少了因长期使用而产生的仪器损耗误差；同时参考光纤L的温度曲线在计算机上显示平滑、TEC的温度控制精度可达±0.01℃，与比现有技术相比，本实用新型大大提高了标定的温度的精确度。
其中计算机13是***设备，其他设备是封闭在一个箱体内，计算机通过数据通讯接口和数据处理器进行通讯读取内部数据，并显示在计算机上。
在具体实施时，所述的同步控制器1的是采用德州仪器公司的CDCE913同步时钟电路模块实现的；
在具体实施时，所述的激光驱动器2是采用高速电路制作的电流驱动器，可以很好地驱动激光器发射激光；
在具体实施时，所述的激光器3是半导体激光器，可根据激光驱动的驱动电流来发射激光；
在具体实施时，所述的耦合器4是采用Y型光纤耦合器，它将后向散射回来的激光分分出一路传给滤光器；
在具体实施时，所述的滤光器5采用棱镜式虑光片(可采用precisionphotonics公司的MI1000-TiD型)来虑光，将多余的光虑掉，只留下喇漫光；
在具体实施时，所述的光电探测器6采用高灵敏度APD雪崩二极管来探测激光，将喇漫激光信号转换电信号；
在具体实施时，所述的放大器7是采用德州仪器公司的OPA365型高性能的运算大器；
在具体实施时，所述的数据采集器8是采用德州仪器公司的高速数据采集器，运行速度为100Mb/s；
在具体实施时，所述的温度控制模块10(TEC)是采用Silicon Laboratories公司的C8051F350单片机和深圳市东方科源科技有限公司生产的半导体制冷片(可实现从正温90℃到负温度130℃)，温度传感器是采用Maxim的DS7505来实现的；
在具体实施时，所述的数据处理器8是采用ALTERA公司的告诉FPGA来实现的；
在具体实施时，所述的探测光缆17是采用62.5/125μm多模光纤加低烟无卤外护套，带宽范围为≥400MHZ@850nm、≥1000MHZ@1300nm，衰减范围为≤3.0dB@850nm、≤0.8dB@1300nm；
在具体实施时，所述的参考光纤16与探测光缆所用的光纤相同；
在具体实施时，所述的计算机13是通用的工业级计算机。
如图1、图2所示，当计算机13发送温度监测命令给数据处理器12时，数据处理器12驱动同步控制器1发出同步脉冲控制激光驱动器2和数据采集器8同步工作；激光驱动器2接到同步控制器1发来的同步脉冲后就开始驱动激光器3工作，向光纤中连续不断地发送激光；激光在光纤中传输时会发生后向喇漫(Raman)散射，后向散射回来的激光信号被耦合器4分离一路出来送往滤光器5；滤光器5就会将送来的激光信号中的喇漫光信号分离出来，传送到光电探测器6将光信号转换成电信号，电信号被放大器7放大后由数据采集器8来进行数据采集，经数据采集器采集到的数据送往数据处理器12综合处理，最后经FPGA高速数据处理器12处理过的数据被送给计算机13显示温度曲线。
当需要标定装置的温度时，计算机13向数据处理器12发送校准命令，数据处理器12控制温度控制模块10把恒温箱9内的温度调整到标定的温度，计算机13显示的在恒温箱9内参考光纤16的对应温度值即被调整为恒温箱9内温度的值，因为恒温箱内的参考光纤16是探测光缆17的一部分，本实用新型的效果是间接地标定计算机上显示的温度与光纤上的真实温度相同，减少了因长期使用而产生的仪器损耗误差；又因为参考光纤L的温度曲线在计算机上显示平滑、TEC的温度控制精度可达±0.01℃，与比现有技术相比，本实用新型大大提高了标定的温度的准确度和精确度。
Claims (2)
1.一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，它主要包括激光器(3)，激光器(3)的输入端与激光驱动器(2)的输出端连接，激光驱动器(2)的输入端与同步控制器(1)的输出端连接，同步控制器(1)的输入端与数据处理器(12)的输出端连接，激光器(3)的输出端与耦合器(4)的输入端连接，耦合器(4)的输出端与滤光器(5)的输入端连接，滤光器(5)的输出端与光电探测器(6)的输入端连接，光电探测器(6)的输出端与放大器(7)的输入端连接，放大器(7)的输出端与数据采集器(8)的输入端连接，数据采集器(8)的输出端与数据处理器(12)的一输入端连接，其特征在于：所述耦合器(4)的光束输出端通过光束与恒温箱(9)的光束输入端连接，恒温箱(9)内设有温度控制模块(10)，恒温箱(9)与数据采集器(8)双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动温度标定型分布式光纤测温传感装置，其特征在于：所述温度控制模块(10)由单片机(11)、温度传感器(15)和半导体制冷片(14)构成，其中，单片机(11)分别与温度传感器(15)和半导体制冷片(14)相连接。
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