【技术实现步骤摘要】
:本专利技术涉及光纤传感测温
,具体地说是一种高精度的高空间分辨率拉曼测温传感器及测温方法。技术背景:光纤拉曼温度传感器是近年来发展起来的一种用于实时测量空间温度场的光纤传感产品,该系统利用拉曼散射效应和OTDR技术实现对敏感光纤所处温度场的分布式测量,与传统的电温度传感器相比,光纤拉曼温度传感器具有灵敏度高、能够抗电磁干扰、重量轻、寿命长等优点,因此可以广泛应用于电力电缆、地铁隧道、煤矿巷道、石油储罐以及大型建筑的温度监控和火灾报警中。但是由于使用OTDR技术进行定位无法达到较高的空间分辨率,目前基于OTDR技术的光纤拉曼温度传感器空间分辨率极限水平约为1米,所以在很多对空间分辨率要求较高的领域基于OTDR原理的光纤拉曼温度传感器不再满足应用要求,发动机测温、皮带机滚轴测温、变电站开关柜触电测温等,都需要光纤传感器可以达到厘米级别的空间分辨率。OFDR技术有较高的空间分辨率,理论上可以达到毫米级别或者更高的空间分辨率。但是由于OFDR技术在光器件选型、硬件信号获取、数据处理等方面存在较大的技术难度,所以OFDR技术一直较难于实现产品化,国内外的科研机构对该技术的研究也都停留在
实验室阶段。
技术实现思路
:本专利技术针对现有技术中存在的缺点和不足,提供了一种使用OFDR技术进行定位、使用斯托克斯解调反斯托克斯的方法实现温度计算的高空间分辨率拉曼测温传感器及测温方法。本专利技术通过以下措施达到:一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于包括超窄线宽激光器、环形器、声光调制器、反光镜、射频发生器、1×2分光器(1:1)、2块波分复用器 ...
【技术保护点】
一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于包括超窄线宽激光器、环形器、声光调制器、反光镜、射频发生器、1×2分光器、2块波分复用器、拉曼频移光纤、2个2×1耦合器、2个光电探测器、信号处理采集单元、微处理器单元,其中窄线宽激光器与环形器的1端口相连,声光调制器与环形器的2端口相连,声光调制器另一端与反光镜相连,射频发生器与声光调制器的射频输入相连,窄线宽激光器、环形器、声光调制器、反光镜、射频发生器共同构成窄线宽扫频光源;环形器的3端口与1×2分光器的输入相连,分光器的两路输出分别与信号光的波分复用器和拉曼频移光纤相连,信号光波分复用器经定标光纤与传感光纤相连,传感光纤中后向拉曼光经波分复用器分为斯托克斯光和反斯托克斯信号光,拉曼频移光纤产生的前向拉曼光经波分复用器后分为斯托克斯和反斯托克斯参考光;斯托克斯参考光与信号光经2×1耦合器进入光电探测器,反斯托克斯参考光与信号光经2×1耦合器进入另一只光电探测器;光电探测器经放大处理采集上传至微处理器系统,微处理器系统对采集的数据进行分析处理。
【技术特征摘要】
1.一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于包括超窄线宽激光器、环形器、声光调制器、反光镜、射频发生器、1×2分光器、2块波分复用器、拉曼频移光纤、2个2×1耦合器、2个光电探测器、信号处理采集单元、微处理器单元,其中窄线宽激光器与环形器的1端口相连,声光调制器与环形器的2端口相连,声光调制器另一端与反光镜相连,射频发生器与声光调制器的射频输入相连,窄线宽激光器、环形器、声光调制器、反光镜、射频发生器共同构成窄线宽扫频光源;环形器的3端口与1×2分光器的输入相连,分光器的两路输出分别与信号光的波分复用器和拉曼频移光纤相连,信号光波分复用器经定标光纤与传感光纤相连,传感光纤中后向拉曼光经波分复用器分为斯托克斯光和反斯托克斯信号光,拉曼频移光纤产生的前向拉曼光经波分复用器后分为斯托克斯和反斯托克斯参考光;斯托克斯参考光与信号光经2×1耦合器进入光电探测器,反斯托克斯参考光与信号光经2×1耦合器进入另一只光电探测器;光电探测器经放大处理采集上传至微处理器系统,微处理器系统对采集的数据进行分析处理。2.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于所述的光源为超窄线宽激光器,中心波长为1550nm,线宽小于5kHz,频率稳定性小于50MHz,输出功率大于20mW,保偏特性,偏振消光比大于23dB,采用DFB激光管和超窄线宽光纤激光器来实现。3.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于所述的声光调制器,消光比大于50dB,回波损耗大于40dB,频率变化范围大于100MHz。4.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于所述的光环形器,为3端口环形器,分别为1端口进2出,2端口进3端口出,端口之间隔离度大于40dB,各通道插损小于0.7dB。5.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率拉曼温度传感器,其特征在于所述的光电探测器,采用高带宽、高响应和高增益的InGaAs光电二极管,带宽满足14~18GHz,响应上升时间小于15ps,其增益可达0.7~0.9A/W;放大电路采用高带宽运放,在信号放大的同时保证信号的真实特性;滤波电路采用交流滤...
【专利技术属性】
技术研发人员:纪圣华,史振国,王建强,张永臣,于娟,乔秋晓,张凯,
申请(专利权)人:威海北洋光电信息技术股份公司,
类型:发明
国别省市:山东;37
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