分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及光纖溫度傳感器，具體的說是一種分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置，其特征在于脈沖調制模塊為DAC脈沖調制模塊，溫控電路模塊、偏置模塊、DAC脈沖調制模塊的輸出端分別與蝶形激光器的輸入端相連接，蝶形激光器的輸出端與EDFA放大模塊的輸入端相連，EDFA放大模塊輸出端與波分復用器的1550nm輸入端相連，波分復用器的com輸出端與傳感光纖相連，波分復用器的1450nm和1660nm輸出端口分別與2個光電接收模塊的輸入端相連，2個光電接收模塊的輸出端分別與數據采集及編碼生成模塊的兩路輸入端相連，本實用新型專利技術與現有技術相比，能夠顯著提高測溫裝置信噪比。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置
本技術涉及光纖溫度傳感器，具體的說是一種特別適用于分布式光纖測溫 裝置(DTS)的基于脈沖調制的格雷編碼分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置。
技術介紹
分布式光纖溫度傳感器是利用光纖自發拉曼散射光強受溫度調制的原理和光時 域反射原理而組成的分布式光纖拉曼溫度傳感器，具有廣闊的應用市場。由于它可以在線 實時預報現場的溫度及其變化的趨勢，設置報警溫度對現場溫度變化進行監測，是一種本 質安全型的線型感溫探測器，已成功應用于石油石化、電力及港口等領域。在現有的分布式光纖測溫裝置中，廣泛使用大功率脈沖激光器作為信號源，但是 如果激光脈沖峰值功率太強則在長距離溫度測量時光纖容易發生非線性效應，進而導致無 法進行正確的溫度解調。為了避免非線性效應只能降低激光脈沖峰值功率，但由此會導致 DTS信噪比的降低，使得溫度波動度等DTS指標變差。所以，目前使用大功率脈沖激光器的 分布式光纖測溫裝置的測量距離一般在IOKm以內，無法滿足長距離測溫的應用需求。此 外，目前分布式光纖測溫裝置的空間分辨率主要由大功率脈沖激光器的脈沖寬度決定，而 大功率脈沖激光器的脈沖寬度難以實現IOns以下，進而使分布式光纖測溫儀的空間分辨 率難以做到Im以內。摻鉺光纖放大器(EDFA)在光纖通信系統中已經得到的廣泛的應用，成為光纖通信 系統中的關鍵技術之一，在光纖通信過程中，當輸入EDFA的光信號的強度發生較大變化， 例如發生16db的掉波或者上波時，鉺纖中的能量會瞬間轉移到剩余的信號波長中，相應的 使該剩余信號波長產生過沖或者欠沖，過沖和欠沖在多級EDFA級聯的時候會嚴重影響系 統的穩定性，因此抑制EDFA的瞬態效應對于提高光纖通信穩定具有重要意義。同時，在分 布式光纖測溫裝置中對EDFA瞬態效應的抑制也可以提高系統的溫度指標。中國專利CN 101819073 A公布了一種采用序列脈沖編碼解碼的分布式光纖拉曼 溫度傳感器，包括有S矩陣轉換原理、S矩陣產生、拉曼反射光接收和解碼模塊，雖然可以在 一定程度上解決該問題，但由于其編碼復雜、控制難度高、解調計算量大的特點，影響了分 布式光纖測溫裝置的解調精度和速度。
技術實現思路
本技術針對現有技術中存在的缺點和不足，提出一種結構合理、操作簡便，能 夠有效提高光纖溫度傳感器的測溫距離并提高數據傳輸信噪比，解決目前使用EDFA放大 模塊所普遍遇到的瞬態效應，成本低、結構簡單、穩定可靠，特別適用于分布式光纖測溫裝 置(DTS)的基于脈沖調制的格雷編碼的分布式光纖溫度傳感器及測溫裝置。本技術可以通過以下措施達到一種分布式光纖溫度傳感器，包括溫控電路模塊、偏置模塊、脈沖調制模塊、蝶形 激光器、EDFA放大模塊、波分復用器、傳感光纖、2個光電接收模塊、數據采集及編碼生成模塊，其特征在于脈沖調制模塊為DAC脈沖調制模塊，溫控電路模塊、偏置模塊、DAC脈沖調制 模塊的輸出端分別與蝶形激光器的輸入端相連接，蝶形激光器的輸出端與EDFA放大模塊 的輸入端相連，EDFA放大模塊輸出端與波分復用器的1550nm輸入端相連,波分復用器的 com輸出端與傳感光纖相連,波分復用器的1450nm和1660nm輸出端口分別與2個光電接收 模塊的輸入端相連，2個光電接收模塊的輸出端分別與數據采集及編碼生成模塊的兩路輸 入端相連，數據采集及編碼生成模塊的一路輸出端與DAC脈沖調制模塊的輸入端相連。本技術中所述的DAC脈沖調制模塊為電流型DAC，8bits精度，80MSPS采樣率， 輸出電流20mA。本技術中所述的蝶形激光器的中心波長為1550nm，閾值電流10mA，熱敏電阻 lOkohm，譜寬 O. lnm，功率 15mW。本技術中所述的EDFA放大模塊的工作波長為1550nm，放大脈沖寬度為 l-2us，重復頻率為4-lOkHz，峰值功率為1-10W，消光比40dB。本技術中所述的波分復用器由中心波長1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射 光寬帶濾波片、中心波長1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光寬帶濾波片和Rayleigh散射 光濾波片構成。一種分布式光纖測溫裝置,包括分布式光纖溫度傳感器、工控機，其中分布式光纖 溫度傳感器的輸出端與工控機相連接，其特征在于所述分布式光纖溫度傳感器為如上所述 基于脈沖調制的格雷編碼分布式光纖測溫傳感器，分布式光纖溫度傳感器中的數據采集及 編碼生成模塊的另一路輸出端與工控機相連。本技術在工作時，溫控電路模塊采用溫控芯片處理蝶形激光器內部的熱敏電 阻采集的溫度，并將其與設定的溫度進行比較，依據高于設定溫度進行制冷操作，低于設定 溫度進行制熱操作的原則，通過蝶形激光器內部制冷片TEC的控制實現溫度補償，提供穩 定的環境工作溫度，保證蝶形激光器1550nm光脈沖波長的穩定輸出，偏置模塊為蝶形激光 器提供所需的IOmA閾值電流，保證光脈沖具有短的輸出響應時間，數據采集及編碼生成模 塊輸出4組每位編碼時間為12. 5ns的Sbits數字量信號，DAC脈沖調制模塊將該信號轉 換為4組信號幅度可調每位編碼持續時間為12. 5ns的電壓信號，DAC脈沖調制模塊分別 將4組信號幅度可調每位編碼持續時間為12. 5ns的電壓信號送給蝶形激光器產生4組光 功率可調每位編碼持續時間為12. 5ns的光編碼脈沖，4組光功率可調每位編碼持續時間為 12. 5ns的光編碼脈沖經EDFA放大模塊后輸出具有功率一致性好的4組每位編碼持續時間 為12. 5ns激光編碼脈沖，4組每位編碼持續時間為12. 5ns激光編碼脈沖分別通過波分復用 器進入傳感光纖，傳感光纖散射回來的背向拉曼信號從波分復用器的1450nm和1660nm兩 路輸出端進入光電接收模塊，最終由數據采集及編碼生成模塊中的數據采集電路將拉曼散 射信號傳給工控機，工控機將斯托克斯和反斯托克斯各自的4組信號分別與4組編碼序列 進行相關處理，并將相關后的數據進行加減處理得到所需的后向散射斯托克斯和反斯托克 斯電信號，根據反斯托克斯與斯托克斯電信號強度比與溫度成正比的關系，將傳感光纖上 的信號強度計算出相應光纖所處位置處的溫度信息，為了保證溫度的準確可靠，通過溫度 檢測的方式對標定段光纖進行溫度定標，校正系統的溫度并實時監測光纖上各段的溫度及 變化。本技術中如上所述基于脈沖調制的格雷編碼分布式光纖測溫傳感器在使用時包括以下步驟步驟1:數據采集及編碼生成模塊中生成4組每位編碼時間為12. 5ns的Sbits數 字量信號，并將其送入DAC脈沖調制模塊，步驟2 =DAC脈沖調制模塊接收數據采集即編碼生成模塊輸出的每位編碼時間為12.5ns的Sbits數字量信號后進行D/A轉換，將其處理為4組信號幅度可調每位編碼時間 為12. 5ns的電壓信號,并將其送入蝶形激光器的輸入端，步驟3 :蝶形激光器在DAC脈沖調制模塊輸入信號的作用下，向外輸出4組光功率 可調每位編碼時間為12. 5ns的光編碼脈沖，輸出信號進入EDFA放大模塊后，被處理為功率 一致性好的激光格雷編碼脈沖，步驟4 :蝶形激光器輸出的信號經EDFA放大器放大后進入波分復用器，經波分復 用器進入傳感光纖，步驟5 :進入傳感光纖的光信號經過拉曼散射，經波分復本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分布式光纖溫度傳感器，包括溫控電路模塊、偏置模塊、脈沖調制模塊、蝶形激光器、EDFA放大模塊、波分復用器、傳感光纖、2個光電接收模塊、數據采集及編碼生成模塊，其特征在于脈沖調制模塊為DAC脈沖調制模塊，溫控電路模塊、偏置模塊、DAC脈沖調制模塊的輸出端分別與蝶形激光器的輸入端相連接，蝶形激光器的輸出端與EDFA放大模塊的輸入端相連，EDFA放大模塊輸出端與波分復用器的1550nm輸入端相連，波分復用器的com輸出端與傳感光纖相連，波分復用器的1450nm和1660nm輸出端口分別與2個光電接收模塊的輸入端相連，2個光電接收模塊的輸出端分別與數據采集及編碼生成模塊的兩路輸入端相連，數據采集及編碼生成模塊的一路輸出端與DAC脈沖調制模塊的輸入端相連。

【技術特征摘要】
1.一種分布式光纖溫度傳感器，包括溫控電路模塊、偏置模塊、脈沖調制模塊、蝶形激光器、EDFA放大模塊、波分復用器、傳感光纖、2個光電接收模塊、數據采集及編碼生成模塊，其特征在于脈沖調制模塊為DAC脈沖調制模塊，溫控電路模塊、偏置模塊、DAC脈沖調制模塊的輸出端分別與蝶形激光器的輸入端相連接，蝶形激光器的輸出端與EDFA放大模塊的輸入端相連，EDFA放大模塊輸出端與波分復用器的1550nm輸入端相連,波分復用器的com輸出端與傳感光纖相連,波分復用器的1450nm和1660nm輸出端口分別與2個光電接收模塊的輸入端相連，2個光電接收模塊的輸出端分別與數據采集及編碼生成模塊的兩路輸入端相連，數據采集及編碼生成模塊的一路輸出端與DAC脈沖調制模塊的輸入端相連。2.根據權利要求1所述的一種分布式光纖溫度傳感器，其特征在于所述的DAC脈沖調制模塊為電流型DAC，8bits精度，80MSPS采樣率，輸出電流20mA。3.根據權利要求2所述的一種...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李德和，史振國，于娟，
申請(專利權)人：威海北洋電氣集團股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：