光纤感温火灾探测器系统技术方案

一种光纤感温火灾探测器系统，包括：脉冲光源、光纤波分复用单元、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元、信号处理单元、报警单元；所述光纤波分复用单元与脉冲光源、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元相连接，Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元的另一端与信号处理单元相连接。将Anti_Stoks光光电接收放大单元作为信号通道，Stoks光光电接收放大单元作为参考通道，对二者分别进行采集并检测二者的比值，得到测量点的温度，可以避免光源不稳定或光纤弯曲接头损耗对散射强度的影响，测量精确性高。

【技术实现步骤摘要】
光纤感温火灾探测器系统
本专利技术涉及光纤测温设备领域，尤其涉及一种光纤感温火灾探测器系统。
技术介绍
随着城市化建设的不断发展，电网建设中电缆和高压开关柜越来越多，发生故障 的几率也越来越大。根据故障统计，发现电缆和开关故障率逐年有升高的趋势。而且，火灾 事故大部分是由于温度过高引起的，因此，在火灾发生之前，及时、准确地监测电缆、开关柜 的温度变化并发出报警，使用户有充分的时间采取相应的措施，这对避免事故发生或引起 火灾尤为重要。但是目前主要运用的是传统测温系统，传感器分布的检测点间断，只有检测 探头接触的点才能被检测，检测范围小，而且检测信号输出的是弱电信号，极易受到电磁干 扰；将电路作为信号通道，对于高压设备的绝缘要求特别高，检修维护很难。不适合用于对 温度系统进行全面检测的场合。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种光纤感温火灾探测器系统，可以实现全面检测、实 时监控、不怕干扰。 为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种光纤感温火灾探测器系统，包括：脉冲 光源、光纤波分复用单元、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收 放大单元、信号处理单元、报警单元；所述光纤波分复用单元与脉冲光源、探测光纤、Anti_ Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元相连接，Anti_Stoks光光电接收 放大单元、Stoks光光电接收放大单元的另一端与信号处理单元相连接；所述脉冲光源向 探测光纤发送激光脉冲，且光纤波分复用单元从探测光纤的背向散射光中提取Anti_Stoks 光和Stoks光，分别发送给Anti_Stoks光光电接收放大单元和Stoks光光电接收放大单 元，所述信号处理单元根据提取的Anti_Stoks光和Stoks光进行比较和判断，获得是否探 测光纤某个地方的温度是否不正常升高，当发现某个地方的温度不正常升高，报警单元发 出警报。 可选的，Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元包括光电 传感器、放大器和A/D转换器，所述光纤波分复用单元、光电传感器、放大器、A/D转换器、信 号处理单元依次连接。 可选的，所述放大单元为高增益、宽带、低噪声的放大器。 可选的，所述光电传感器为带尾纤和前置放大器的光电雪崩二极管。 可选的，所述所述探测光纤的数量为一条或多条，对应的Anti_Stoks光光电接收 放大单元、Stoks光光电接收放大单元的数量为一个或多个。 可选的，还包括显示单元，用于进行探测温度的参数显示和曲线显示。 可选的，所述探测光纤为62. 5/125 μ m渐变折射率多模光纤。 可选的，所述信号处理单元包括定温检测模块和升温检测模块，所述定温检测模 块将检测温度与预设温度进行比较，当检测温度高于预设温度，发出警报，所述升温检测模 块当检测到预设时间内升高的温度超过预设范围，发出警报。 可选的，所述光纤波分复用单元为薄膜干涉滤波片式光纤波分复用单元、布拉格 光栅光纤波分复用单元或光栅耦合器光纤波分复用单元。 与现有技术相比，本技术方案具有以下优点： 本专利技术通过光纤波分复用单元将背向散射光分波，分别提取成Anti_Stoks光、 Stoks光，并将Anti_Stoks光光电接收放大单元作为信号通道，Stoks光光电接收放大单元 作为参考通道，对二者分别进行采集并检测二者的比值，得到测量点的温度，可以避免光 源不稳定或光纤弯曲接头损耗对散射强度的影响，测量精确性高。 【具体实施方式】 下面通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。 本专利技术实施例的光纤感温火灾探测器系统的结构包括：脉冲光源、光纤波分复用 (WDM)单元、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元、信号 处理单元、报警单元；所述光纤波分复用单元与脉冲光源、探测光纤、Anti_Stoks光光电接 收放大单元、Stoks光光电接收放大单元相连接，Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks 光光电接收放大单元的另一端与信号处理单元相连接。 光纤传感技术是伴随着光通信技术的发展而逐步形成的。在光通信系统中，光纤 被用作远距离传输光波信号的媒质。这时，要求光纤传输的光信号受外界干扰越小越好。但 在实际的光传输过程中，光纤受外界环境因素如温度、压力、电磁场等的影响会引起光纤光 波参数如光强、相位、频率、偏振、波长等的变化。如果测量出这些光波参数的变化，就可以 获得导致这些光波参数变化的外界影响因素的物理量的大小，实现光纤传感测量。 在本实施例中，光纤温度传感原理的主要依据是光纤的光时域反射（OTDR)原理 以及光纤的背向Raman散射温度效应， 当一个光脉冲从光纤的一端射入光纤时，这个光脉冲会沿着光纤向前传播，在传 播中的每一点都会产生Raman散射，Raman散射之中有一小部分散射光的方向正好与入射 光的方向相反（亦可称为背向）。这种背向散射光的强度与光纤中散射点的温度有一定 的相关关系。散射点的温度（该点光纤的环境温度）越高，散射光的强度也越大。也就是 说，背向散射光的强度可以反映出散射点的温度。 同时激光脉冲在光纤中传播时Raman散射会产生反斯托克斯信号（Anti-Stokes 光）和斯托克斯散射光信号（Stokes光），Anti-Stokes散射对温度特别敏感，而Stokes 散射与温度无关。同时由于光源有时会不稳定，且现有的光纤的长度有限，当需要检测几 公里或几十公里长的范围，不同光纤之间需要接头连接，所述接头会损耗部分光强，为了避 免光源不稳定或光纤弯曲接头损耗对散射强度的影响，提高测温准确度，在本实施例中采 用双通道双波长比较的方法，即利用Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收 放大单元分别接收对应的背向散射光，将Anti_Stoks光光电接收放大单元作为信号通道， Stoks光光电接收放大单元作为参考通道，对二者分别进行采集并检测二者的比值，得到测 量点的温度。 在本实施例中，所述脉冲光源包括LD驱动器和激光二极管，利用所述激光二极管 产生激光脉冲。由于光源输出的功率幅值越大，温度传感器的温度分辨率越高，光脉冲在测 量用传感光纤中的传播距离越长，说明测量的空间范围越大。本实施例中，在提高光功率 时保证在光纤的非线性阈值以下,光源的重复频率越高,在对微弱的Anti-Stokes散射和 Stokes散射信号检测时，单位时间内累积的次数就越多，信噪比改善就越高，用的时间则越 少，实时性愈强。 所述激光脉冲发射到探测光纤中，由于光纤的光时域反射（OTDR)原理以及光纤 的背向Raman散射温度效应，Raman散射会产生背向的Anti-Stokes光和Stokes光，所述 散射Anti_Stoks光和Stokes光传播回光纤波分复用单元后通过回光纤波分复用单元进行 分波提取，提取的Anti_Stoks光进入Anti_Stoks光光电接收放大单元、提取的Stoks光进 入Stoks光光电接收放大单元。在本实施例中，所述探测光纤为62. 5/125 μ m渐变折射率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤感温火灾探测器系统，其特征在于，包括：脉冲光源、光纤波分复用单元、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元、信号处理单元、报警单元；所述光纤波分复用单元与脉冲光源、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元相连接，Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元的另一端与信号处理单元相连接；所述脉冲光源向探测光纤发送激光脉冲，且光纤波分复用单元从探测光纤的背向散射光中提取Anti_Stoks光和Stoks光，分别发送给Anti_Stoks光光电接收放大单元和Stoks光光电接收放大单元，所述信号处理单元根据提取的Anti_Stoks光和Stoks光进行比较和判断，获得是否探测光纤某个地方的温度是否不正常升高，当发现某个地方的温度不正常升高，报警单元发出警报。

【技术特征摘要】
1. 一种光纤感温火灾探测器系统，其特征在于，包括：脉冲光源、光纤波分复用单元、 探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放大单元、信号处理单元、 报警单兀； 所述光纤波分复用单元与脉冲光源、探测光纤、Anti_Stoks光光电接收放大单元、 Stoks光光电接收放大单元相连接，Anti_Stoks光光电接收放大单元、Stoks光光电接收放 大单元的另一端与信号处理单元相连接； 所述脉冲光源向探测光纤发送激光脉冲，且光纤波分复用单元从探测光纤的背向散射 光中提取Anti_Stoks光和Stoks光，分别发送给Anti_Stoks光光电接收放大单元和Stoks 光光电接收放大单元，所述信号处理单元根据提取的Anti_Stoks光和Stoks光进行比较和 判断，获得是否探测光纤某个地方的温度是否不正常升高，当发现某个地方的温度不正常 升高，报警单元发出警报。2. 如权利要求1所述的光纤感温火灾探测器系统，其特征在于，Anti_Stoks光光电接 收放大单兀、Stoks光光电接收放大单兀包括光电传感器、放大器和A/D转换器，所述光纤 波分复用单元、光电传感器、放大器、A/D转换器、信号处理单元依次连接。3. 如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，鲍春江，孙明明，
申请(专利权)人：杭州东环电气有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33