分布式光纤温度传感器及测温装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及光纤温度传感器，具体的说是一种分布式光纤温度传感器及测温装置，其特征在于脉冲调制模块为DAC脉冲调制模块，温控电路模块、偏置模块、DAC脉冲调制模块的输出端分别与蝶形激光器的输入端相连接，蝶形激光器的输出端与EDFA放大模块的输入端相连，EDFA放大模块输出端与波分复用器的1550nm输入端相连，波分复用器的com输出端与传感光纤相连，波分复用器的1450nm和1660nm输出端口分别与2个光电接收模块的输入端相连，2个光电接收模块的输出端分别与数据采集及编码生成模块的两路输入端相连，本实用新型专利技术与现有技术相比，能够显著提高测温装置信噪比。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

分布式光纤温度传感器及测温装置
本技术涉及光纤温度传感器，具体的说是一种特别适用于分布式光纤测温 装置(DTS)的基于脉冲调制的格雷编码分布式光纤温度传感器及测温装置。
技术介绍
分布式光纤温度传感器是利用光纤自发拉曼散射光强受温度调制的原理和光时 域反射原理而组成的分布式光纤拉曼温度传感器，具有广阔的应用市场。由于它可以在线 实时预报现场的温度及其变化的趋势，设置报警温度对现场温度变化进行监测，是一种本 质安全型的线型感温探测器，已成功应用于石油石化、电力及港口等领域。在现有的分布式光纤测温装置中，广泛使用大功率脉冲激光器作为信号源，但是 如果激光脉冲峰值功率太强则在长距离温度测量时光纤容易发生非线性效应，进而导致无 法进行正确的温度解调。为了避免非线性效应只能降低激光脉冲峰值功率，但由此会导致 DTS信噪比的降低，使得温度波动度等DTS指标变差。所以，目前使用大功率脉冲激光器的 分布式光纤测温装置的测量距离一般在IOKm以内，无法满足长距离测温的应用需求。此 外，目前分布式光纤测温装置的空间分辨率主要由大功率脉冲激光器的脉冲宽度决定，而 大功率脉冲激光器的脉冲宽度难以实现IOns以下，进而使分布式光纤测温仪的空间分辨 率难以做到Im以内。掺铒光纤放大器(EDFA)在光纤通信系统中已经得到的广泛的应用，成为光纤通信 系统中的关键技术之一，在光纤通信过程中，当输入EDFA的光信号的强度发生较大变化， 例如发生16db的掉波或者上波时，铒纤中的能量会瞬间转移到剩余的信号波长中，相应的 使该剩余信号波长产生过冲或者欠冲，过冲和欠冲在多级EDFA级联的时候会严重影响系 统的稳定性，因此抑制EDFA的瞬态效应对于提高光纤通信稳定具有重要意义。同时，在分 布式光纤测温装置中对EDFA瞬态效应的抑制也可以提高系统的温度指标。中国专利CN 101819073 A公布了一种采用序列脉冲编码解码的分布式光纤拉曼 温度传感器，包括有S矩阵转换原理、S矩阵产生、拉曼反射光接收和解码模块，虽然可以在 一定程度上解决该问题，但由于其编码复杂、控制难度高、解调计算量大的特点，影响了分 布式光纤测温装置的解调精度和速度。
技术实现思路
本技术针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种结构合理、操作简便，能 够有效提高光纤温度传感器的测温距离并提高数据传输信噪比，解决目前使用EDFA放大 模块所普遍遇到的瞬态效应，成本低、结构简单、稳定可靠，特别适用于分布式光纤测温装 置(DTS)的基于脉冲调制的格雷编码的分布式光纤温度传感器及测温装置。本技术可以通过以下措施达到一种分布式光纤温度传感器，包括温控电路模块、偏置模块、脉冲调制模块、蝶形 激光器、EDFA放大模块、波分复用器、传感光纤、2个光电接收模块、数据采集及编码生成模块，其特征在于脉冲调制模块为DAC脉冲调制模块，温控电路模块、偏置模块、DAC脉冲调制 模块的输出端分别与蝶形激光器的输入端相连接，蝶形激光器的输出端与EDFA放大模块 的输入端相连，EDFA放大模块输出端与波分复用器的1550nm输入端相连,波分复用器的 com输出端与传感光纤相连,波分复用器的1450nm和1660nm输出端口分别与2个光电接收 模块的输入端相连，2个光电接收模块的输出端分别与数据采集及编码生成模块的两路输 入端相连，数据采集及编码生成模块的一路输出端与DAC脉冲调制模块的输入端相连。本技术中所述的DAC脉冲调制模块为电流型DAC，8bits精度，80MSPS采样率， 输出电流20mA。本技术中所述的蝶形激光器的中心波长为1550nm，阈值电流10mA，热敏电阻 lOkohm，谱宽 O. lnm，功率 15mW。本技术中所述的EDFA放大模块的工作波长为1550nm，放大脉冲宽度为 l-2us，重复频率为4-lOkHz，峰值功率为1-10W，消光比40dB。本技术中所述的波分复用器由中心波长1450nm的背向拉曼反斯托克斯散射 光宽带滤波片、中心波长1660nm的背向拉曼斯托克斯散射光宽带滤波片和Rayleigh散射 光滤波片构成。一种分布式光纤测温装置,包括分布式光纤温度传感器、工控机，其中分布式光纤 温度传感器的输出端与工控机相连接，其特征在于所述分布式光纤温度传感器为如上所述 基于脉冲调制的格雷编码分布式光纤测温传感器，分布式光纤温度传感器中的数据采集及 编码生成模块的另一路输出端与工控机相连。本技术在工作时，温控电路模块采用温控芯片处理蝶形激光器内部的热敏电 阻采集的温度，并将其与设定的温度进行比较，依据高于设定温度进行制冷操作，低于设定 温度进行制热操作的原则，通过蝶形激光器内部制冷片TEC的控制实现温度补偿，提供稳 定的环境工作温度，保证蝶形激光器1550nm光脉冲波长的稳定输出，偏置模块为蝶形激光 器提供所需的IOmA阈值电流，保证光脉冲具有短的输出响应时间，数据采集及编码生成模 块输出4组每位编码时间为12. 5ns的Sbits数字量信号，DAC脉冲调制模块将该信号转 换为4组信号幅度可调每位编码持续时间为12. 5ns的电压信号，DAC脉冲调制模块分别 将4组信号幅度可调每位编码持续时间为12. 5ns的电压信号送给蝶形激光器产生4组光 功率可调每位编码持续时间为12. 5ns的光编码脉冲，4组光功率可调每位编码持续时间为 12. 5ns的光编码脉冲经EDFA放大模块后输出具有功率一致性好的4组每位编码持续时间 为12. 5ns激光编码脉冲，4组每位编码持续时间为12. 5ns激光编码脉冲分别通过波分复用 器进入传感光纤，传感光纤散射回来的背向拉曼信号从波分复用器的1450nm和1660nm两 路输出端进入光电接收模块，最终由数据采集及编码生成模块中的数据采集电路将拉曼散 射信号传给工控机，工控机将斯托克斯和反斯托克斯各自的4组信号分别与4组编码序列 进行相关处理，并将相关后的数据进行加减处理得到所需的后向散射斯托克斯和反斯托克 斯电信号，根据反斯托克斯与斯托克斯电信号强度比与温度成正比的关系，将传感光纤上 的信号强度计算出相应光纤所处位置处的温度信息，为了保证温度的准确可靠，通过温度 检测的方式对标定段光纤进行温度定标，校正系统的温度并实时监测光纤上各段的温度及 变化。本技术中如上所述基于脉冲调制的格雷编码分布式光纤测温传感器在使用时包括以下步骤步骤1:数据采集及编码生成模块中生成4组每位编码时间为12. 5ns的Sbits数 字量信号，并将其送入DAC脉冲调制模块，步骤2 =DAC脉冲调制模块接收数据采集即编码生成模块输出的每位编码时间为12.5ns的Sbits数字量信号后进行D/A转换，将其处理为4组信号幅度可调每位编码时间 为12. 5ns的电压信号,并将其送入蝶形激光器的输入端，步骤3 :蝶形激光器在DAC脉冲调制模块输入信号的作用下，向外输出4组光功率 可调每位编码时间为12. 5ns的光编码脉冲，输出信号进入EDFA放大模块后，被处理为功率 一致性好的激光格雷编码脉冲，步骤4 :蝶形激光器输出的信号经EDFA放大器放大后进入波分复用器，经波分复 用器进入传感光纤，步骤5 :进入传感光纤的光信号经过拉曼散射，经波分复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式光纤温度传感器，包括温控电路模块、偏置模块、脉冲调制模块、蝶形激光器、EDFA放大模块、波分复用器、传感光纤、2个光电接收模块、数据采集及编码生成模块，其特征在于脉冲调制模块为DAC脉冲调制模块，温控电路模块、偏置模块、DAC脉冲调制模块的输出端分别与蝶形激光器的输入端相连接，蝶形激光器的输出端与EDFA放大模块的输入端相连，EDFA放大模块输出端与波分复用器的1550nm输入端相连，波分复用器的com输出端与传感光纤相连，波分复用器的1450nm和1660nm输出端口分别与2个光电接收模块的输入端相连，2个光电接收模块的输出端分别与数据采集及编码生成模块的两路输入端相连，数据采集及编码生成模块的一路输出端与DAC脉冲调制模块的输入端相连。

【技术特征摘要】
1.一种分布式光纤温度传感器，包括温控电路模块、偏置模块、脉冲调制模块、蝶形激光器、EDFA放大模块、波分复用器、传感光纤、2个光电接收模块、数据采集及编码生成模块，其特征在于脉冲调制模块为DAC脉冲调制模块，温控电路模块、偏置模块、DAC脉冲调制模块的输出端分别与蝶形激光器的输入端相连接，蝶形激光器的输出端与EDFA放大模块的输入端相连，EDFA放大模块输出端与波分复用器的1550nm输入端相连,波分复用器的com输出端与传感光纤相连,波分复用器的1450nm和1660nm输出端口分别与2个光电接收模块的输入端相连，2个光电接收模块的输出端分别与数据采集及编码生成模块的两路输入端相连，数据采集及编码生成模块的一路输出端与DAC脉冲调制模块的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤温度传感器，其特征在于所述的DAC脉冲调制模块为电流型DAC，8bits精度，80MSPS采样率，输出电流20mA。3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德和，史振国，于娟，
申请(专利权)人：威海北洋电气集团股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：