CN202329866U - 荧光光纤温度传感解调仪 - Google Patents

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陈志标
姜明武
魏德刚
张辉
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Suzhou Guangge Technology Co Ltd
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Abstract

本实用新型涉及一种温度测量装置，特别涉及一种光纤温度传感的解调装置，是一种基于荧光温度传感技术的荧光光纤温度传感解调仪。它包括信号探测模块、数据处理模块、控制模块、显示模块、网络模块和电源模块。本实用新型充分利用了荧光传感技术、电子控制技术及信号处理技术，克服了现有技术存在的不足，为工业在线测温领域提供了一种测温精度高、耐高电压、抗电磁干扰的温度监测产品。

Description

荧光光纤温度传感解调仪
技术领域
本实用新型涉及一种温度测量装置，特别涉及一种光纤温度传感的解调装置，是一种基于荧光温度传感技术的荧光光纤温度传感解调仪。
背景技术
荧光光纤温度传感器是由多模光纤和在其顶部安装的荧光物体(膜)组成。荧光物质在受到一定波长(受激谱)的光激励后，受激辐射出荧光能量。激励撤消后，荧光余晖的持续性取决于荧光物质特性、环境温度等因素。这种受激发荧光通常是按指数方式衰减的，衰减的时间常数为荧光寿命或荧光余晖时间(ns)。在不同的环境温度下，荧光余晖衰减也不同。因此通过测量荧光余晖寿命的长短，就可以得知当时的环境温度。
荧光式光纤测温***具有抗电磁干扰、高压绝缘、稳定可靠、高精度、高灵敏度、微小尺寸、长寿命及耐腐蚀、适应性好等特点，全寿命无须校准标定，非常适合应用于高电压、强电磁(EMI/RFI/EMP)等特殊工业环境中的温度监测。***设计形式灵活、可靠性高，适合于各种测温需求及拓扑结构复杂的多点温度监测应用领域。荧光光纤温度传感器是现代光纤传感技术领域研究的热点之一。许多测温场合条件特殊，对温度的测量可能造成一些实际的困难，在寻求温度传感器的其它替代手段的所有研究活动中，荧光光纤温度传感器以其测温精度高、耐高电压、抗电磁干扰、体积小、传输损耗低、耐腐蚀等优点正日益受到重视。
目前，我国的荧光温度传感技术仍停留在大专院校及科研院所科研实验阶段，能够实现多通道、网络化自动控制，并应用于工业现场的成熟的荧光测温产品未见报道和使用。
在本实用新型作出之前，公开号为CN201680925U的中国实用新型专利提供了一种基于荧光寿命检测的荧光光纤温度传感器，该荧光光纤温度传感器包括光源驱动电路、荧光激励光源、光路耦合***、荧光光纤测温探头、荧光信号检测处理***和显示***，但该荧光光纤温度传感器尚未实现网络化和远程控制，以及低成本的要求。
发明内容
本实用新型目的是克服现有技术存在的不足，提供了一种结构简单，实时监控，测量精确，运行可靠，并具有网络化功能的荧光光纤温度传感解调仪。
实现本实用新型目的技术方案是：提供一种荧光光纤温度传感解调仪，它包括信号探测模块、数据处理模块、控制模块、显示模块、网络模块和电源模块；
所述的信号探测模块包含脉冲LED光源及其驱动电路、PIN管光电探测器及其电路、半反半透滤波片、耦合透镜和荧光光纤温度传感器；驱动电路驱动脉冲LED光源发出脉冲光，在LED光源的出射光路上依次设置半反半透滤波片和耦合透镜，通过设置在耦合透镜的出射光路后方的光纤连接头与荧光光纤温度传感器连接；荧光光纤温度传感器形成的荧光反射光再经光纤连接头依次进入耦合透镜和半反半透滤波片，通过在半反半透滤波片后方设置PIN管光电探测器输出电信号，经放大电路和模数转换电路处理后，输入到数据处理模块；
所述的数据处理模块包含用作数据处理芯片的单片机及其***电路，对信号探测模块输入的信号进行处理，将得到信息输入到控制模块；
所述的控制模块包括单片机、UART芯片及其***电路；控制模块输出控制信号至信号探测模块，调节脉冲LED光源发出的脉冲光的脉冲宽度和强度；控制模块通过UART芯片与数据处理模块通信，读取数据处理模块中的数据，将数据发送至显示模块或网络模块；控制模块读取网络模块输出的主控制器发出的控制命令，并作出回应；
所述的网络模块通过RS-485接口或CAN总线与控制模块进行通讯；
所述的显示模块通过数据连接线与控制模块进行通信；
所述的电源模块输出端电压分别为直流3.3V和5V，为所述的各模块提供电源。
本实用新型提供的一种荧光光纤温度传感解调仪，它包括1～9个信号探测模块，每个信号探测模块连接一荧光光纤温度传感器。所述的显示模块包含数码显示屏、输入按键和蜂鸣器。
本实用新型的有益效果是，充分利用了荧光传感技术和控制技术，并将其发展成一种成熟的工业在线测温产品，实现了网络分布式温度实时监控，适合工业现场大范围区域点式温度探测，而且测温精度高，成本低。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种荧光光纤温度传感解调仪的结构示意框图；
图2是本实用新型实施例提供的信号探测模块的结构示意图；
其中：1、脉冲LED光源及其驱动电路；2、PIN光电探测器及其电路；3、半反半透滤波片；4、耦合透镜；5、光纤连接头。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
参见附图1，它是本实施例提供的一种荧光光纤温度传感解调仪的结构示意框图；荧光光纤温度传感解调仪包括信号探测模块、数据处理模块、控制模块、显示模块、网络模块和电源模块；信号探测模块与数据处理模块相连，数据处理模块与控制模块相连，控制模块与网络模块相连，显示模块和控制模块相连；各模块在控制模块的逻辑控制下，协调工作。
每台荧光光纤温度传感解调仪可根据监测现场的实际需要，安装1～9个信号探测模块，信号探测模块的数量与荧光光纤温度传感解调仪具有的探测通道的数量一致，每个信号探测模块对应一个探测通道，而每个探测通道连接一荧光光纤温度传感器。参见附图2，它是本实施例提供的信号探测模块的结构示意图；每个信号探测模块包含一个脉冲LED光源及其驱动电路1、一个PIN管光电探测器及其电路2、一片半反半透滤波片3、一个耦合透镜4，其具体的结构为：驱动电路驱动脉冲LED光源发出脉冲光，在LED光源的出射光路上依次设置半反半透滤波片3和耦合透镜4，通过设置在耦合透镜的出射光路后方的光纤连接头5与荧光光纤温度传感器相连；荧光光纤温度传感器形成的荧光反射光再经光纤连接头依次通过耦合透镜和半反半透滤波片，在半反半透滤波片后方设置PIN管光电探测器及其电路2，PIN管光电探测器的输出电信号经放大电路和模数转换电路处理后，输入到数据处理模块。信号探测模块的作用在于：与荧光光纤温度传感器连接后，驱动电路脉冲LED光源发出脉冲光脉冲宽度和强度可调，脉冲光经过滤波片的反射，再经过耦合透镜，被耦合进相应的荧光光纤温度传感器，由荧光光纤温度传感器返回的荧光经过耦合透镜，再从滤波片透射，进入PIN管光电探测器，对荧光光纤传感器返回的荧光信号进行光电转换，然后通过放大电路和模数转换电路对信号进行放大和模数转换，并将转换后的电信号输入到数据处理模块；该模块所需电源为电源模块提供的3.3V电压供应。
数据处理模块包含一用作数据处理芯片的单片机及其***电路，与信号探测模块之间通过单片机内的SPI模块实现通信，该模块由电源模块提供的5V电压供电，其作用在于，对信号探测模块送交的信号进行分析计算，最后得出各信号探测模块所对应的荧光光纤传感器探测到的温度信息。
控制模块包含一作为控制芯片的单片机、UART芯片及其***电路，和数据处理模块之间通过UART芯片实现通信，其电路由电源模块提供的5V电压供电。控制模块的作用在于：控制激励光源模块，调节激励脉冲光的脉冲宽度和强度，读取数据处理模块中的温度、报警或故障数据，并将数据输入到显示模块或网络模块；控制模块读取网络模块提交的主控制器发出的控制命令，并作出回应，对整个荧光光纤温度传感解调仪进行逻辑控制，控制模块和网络模块之间通过RS-485接口进行通信。
显示模块包括数码显示屏、输入按键、蜂鸣器、UART芯片及相关电路，它的作用为：根据控制模块输入的数据，显示各传感器的温度、报警、故障等信息，通过输入按键可设置***的工作模式、对蜂鸣器消音及可设定单独显示其中某一特定通道温度；显示模块属于荧光光纤温度传感解调仪的一部分，但独立于该荧光光纤温度传感解调仪，与荧光光纤温度传感解调仪之间通过一根四芯连接线连接，该连接线包含两根数据线和两根电源线，显示模块通过该数据线与控制模块相连，之间通过UART芯片与控制模块进行通信，两根电源线与电源模块相连，由电源模块向其提供5V电压供电。
网络模块包含一串行RS-485通信接口芯片MAX485及其***电路，其作用在于：实现荧光光纤温度传感解调仪与主控制器之间的通讯，通信方式为RS-485串行通信，接收主控制器发出的控制指令，将该指令传递至控制模块，并向主控制器发出由控制模块发送的各传感器对应的温度、报警、故障等信息；网络模块由电源模块提供的5V电压供电。
电源模块包括一变压器、一桥式整流电路、一滤波电容、一限流电阻、一稳压管和一输入端及两输出端；输入端通过电源线与220V、50Hz交流电连接，输出端电压分别为直流3.3V和5V，为荧光光纤温度传感解调仪的各模块供电，具有变压和稳压的作用。

Claims (3)

1.一种荧光光纤温度传感解调仪，其特征在于它包括信号探测模块、数据处理模块、控制模块、显示模块、网络模块和电源模块；
所述的信号探测模块包含脉冲LED光源及其驱动电路、PIN管光电探测器及其电路、半反半透滤波片、耦合透镜和荧光光纤温度传感器；驱动电路驱动脉冲LED光源发出脉冲光，在LED光源的出射光路上依次设置半反半透滤波片和耦合透镜，通过设置在耦合透镜的出射光路后方的光纤连接头与荧光光纤温度传感器连接；荧光光纤温度传感器形成的荧光反射光再经光纤连接头依次进入耦合透镜和半反半透滤波片，通过在半反半透滤波片后方设置PIN管光电探测器输出电信号，经放大电路和模数转换电路处理后，输入到数据处理模块；
所述的数据处理模块包含用作数据处理芯片的单片机及其***电路，对信号探测模块输入的信号进行处理，将得到信息输入到控制模块；
所述的控制模块包括单片机、UART芯片及其***电路；控制模块输出控制信号至信号探测模块，调节脉冲LED光源发出的脉冲光的脉冲宽度和强度；控制模块通过UART芯片与数据处理模块通信，读取数据处理模块中的数据，将数据发送至显示模块或网络模块；控制模块读取网络模块输出的主控制器发出的控制命令，并作出回应；
所述的网络模块通过RS-485接口或CAN总线与控制模块进行通讯；
所述的显示模块通过数据连接线与控制模块进行通信；
所述的电源模块输出端电压分别为直流3.3V和5V，为所述的各模块提供电源。
2.根据权利要求1所述的一种荧光光纤温度传感解调仪，其特征在于：它包括1～9个信号探测模块，每个信号探测模块连接一荧光光纤温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种荧光光纤温度传感解调仪，其特征在于：所述的显示模块包含数码显示屏、输入按键和蜂鸣器。
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