一种新型基于otdr的准分布光纤温度报警系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，LD组件通过APD偏压采集模块与A/D转换电路连接，LD组件包括半导体脉冲激光器、热敏电阻和半导体制冷器，APD的偏压采集模块包括AD590温度传感器，A/D转换电路分别与雪崩光电二极管、PC机连接，Y形耦合器与传感光纤连接，传感光纤上设有Ni?Ti?Cu形状记忆合金的温度阈值执行器，Y形耦合器与雪崩光电二极管连接，雪崩光电二极管通过信号处理电路与高速信号采集器连接，高速信号采集器与PC机连接，PC机与报警指示器连接，本实用新型通过采用分布式光纤温度传感技术，结构简单，可实现大面积基础设施实时测量、灾情监测和预报，降低获取信息的成本，信号传输稳定可靠，能在高压高电流等恶劣环境中工作。
【专利说明】
一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及温度监测报警系统技术领域，具体的说是一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统。
【背景技术】
[0002]大型矿山、油田、军火库、地铁隧道和核电站等重要基础设施对国民经济的发展起着重要的保障作用，在这些高温或易燃易爆的环境中，对大面积温度场进行实时监测尤为重要，因为这样可防止火灾事故的发生以保障重要基础设施的安全。但针对这种需要高压高电流的大面积温度场的监测，传统的单点式的温度传感器无论在经济上和工程实现上都难以满足实际要求。
[0003]因此，为克服上述技术的不足而设计出一款可实现大面积基础设施实时测量、灾情监测和预报，降低获取信息的成本，信号传输稳定可靠，能在高压高电流等恶劣环境中工作的一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，正是发明人所要解决的问题。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，其结构简单，可实现大面积基础设施实时测量、灾情监测和预报，降低获取信息的成本，信号传输稳定可靠，能在高压高电流等恶劣环境中工作。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，其包括高速驱动电路、LD组件、Y形耦合器、传感光纤、雪崩光电二极管、信号处理电路、高速信号采集器、PC机、报警指示器、A/D转换电路、APD偏压采集模块，所述LD组件包括半导体脉冲激光器、热敏电阻和半导体制冷器，所述LD组件通过AH)偏压采集模块与A/D转换电路连接，所述AH)的偏压采集模块包括AD590温度传感器，所述A/D转换电路分别与雪崩光电二极管、PC机连接，所述Y形耦合器与传感光纤连接，所述传感光纤上设置有温度阈值执行器，所述温度阈值执行器为N1-T1-Cu形状记忆合金的温度阈值执行器，所述Y形耦合器与雪崩光电二极管连接，所述雪崩光电二极管通过信号处理电路与高速信号采集器连接，所述高速信号采集器与PC机连接，所述PC机与报警指示器连接。
[0006]本实用新型的有益效果是:
[0007]1、本实用新型通过采用分布式光纤温度传感技术，即可监测沿光纤几何分布的空间温度场的变化，这样一根光纤可取代大量点型传感器，实现在线实时测量、灾情监测和预报，获取信息的成本降低;还可充分发挥光纤工程安装方便，抗电磁干扰能力强、绝缘性能高的优点，可工作在高压、大电流等恶劣环境中工作。
[0008]2、LD组件带有热敏电阻和半导体制冷器，测温准确，同时制冷器也封装在激光器芯片内，控温及时，可避免温度震荡现象发生，激光器在高频脉冲驱动状态下工作仅有很小的结发热，这样可延长激光器寿命，利于安全稳定的工作;APD的偏压采集模块选用基于AD590的APD温度传感与采样电路，可达到控制增益的目的，能精确测量APD的温度，使信息传输具有极高的稳定性与可靠性。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型结构框图。
[0010]附图标记说明:1-高速驱动电路;2-LD组件;3-Y形耦合器;4-传感光纤;5-雪崩光电二极管;6-信号处理电路;7-高速信号采集器;8-报警指示器;9-PC机；10-A/D转换电路；
11-Aro偏压采集模块。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。
[0012]参见图1是本实用新型结构框图，该结构一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，包括高速驱动电路1、LD组件2、Y形耦合器3、传感光纤4、雪崩光电二极管5、信号处理电路6、高速信号采集器7、报警指示器8、PC机9、A/D转换电路10、APD偏压采集模块11，LD组件2包括半导体脉冲激光器、热敏电阻和半导体制冷器，LD组件2通过AH)偏压采集模块11与A/D转换电路10连接，AH)的偏压采集模块11包括AD590温度传感器，A/D转换电路10分别与雪崩光电二极管5、PC机9连接，Y形親合器3与传感光纤4连接，传感光纤4上设置有温度阈值执行器，温度阈值执行器为N1-T1-Cu形状记忆合金的温度阈值执行器，Y形耦合器3与雪崩光电二极管5连接，雪崩光电二极管5通过信号处理电路6与高速信号采集器7连接，高速信号采集器7与PC机9连接，PC机9与报警指示器8连接。
[0013]采用分布式光纤温度传感技术，即可监测沿光纤几何分布的空间温度场的变化，这样一根光纤可取代大量点型传感器，实现在线实时测量、灾情监测和预报，获取信息的成本降低;还可充分发挥光纤工程安装方便，抗电磁干扰能力强、绝缘性能高的优点，可工作在高压、大电流等恶劣环境中工作。
[0014]传感光纤4起传光的作用，当监测区域的温度急剧上升，达到阈值温度(报警温度)时，温度监测区域内安装在传感光纤4上的温度阈值执行器动作，使该段光纤的平均衰减系数突然变大，如超过警戒阈值则发生温度报警。传感光纤4的衰减信息也能反映沿光纤分布的监测区域的温度变化状态。由高速驱动电路驱动I的大功率半导体脉冲激光器，发出的一列均匀光脉冲经过Y形耦合器3注入到传感光纤4中，系统中瑞利背向散射光信号经雪崩光电二极管5的光电转换并放大成电压信号(光电压)，高速信号采集器7可采集距传感光纤4始端每隔Im的背向散射光信号。由于传感光纤4前端和末段存在强烈的菲涅耳反射，因此，不能作为光纤衰减的测量区域。在中间光纤衰减测量段，一旦温度阈值执行器动作发生温度报警，而OTDR曲线会在报警段光纤出现类似固有损耗的台阶，因而系统能对温度报警实现空间定位。
[0015]系统采用带有热敏电阻和半导体制冷器的LD组件2，外加恒温控制系统。由于该LD组件2的热敏电阻紧贴激光器热沉，测温准确，同时制冷器也封装在激光器芯片内，控温及时，可避免温度震荡现象发生。半导体脉冲激光器在高频脉冲驱动状态下工作仅有很小的结发热，这样可延长激光器寿命，利于安全稳定的工作。通过A/D卡AC1056实现对雪崩光电二极管5和半导体脉冲激光器温度与偏压的高精度采样，并对光信号的采集与滤噪等信息处理，在实际应用中具有极高的稳定性与可靠性。AH)的偏压采集模块11可提供雪崩光电二极管5的稳定偏压，可接受D/A模拟电压控制高压输出，输出的高压经分压后可提供监测电压，为达到闭环控制提供方便。AH)的偏压采集模块11要达到控制增益的目的，必须精确测量雪崩光电二极管5的温度，选用基于AD590的AH)温度传感与采样电路，温度采样精度可达
0.2°C，这能满足雪崩光电二极管5的应用要求。依据检测到的温度信息对偏压进行修正，最后达到稳定雪崩光电二极管5增益的目的。
[0016]传感光纤4内设置有温度阈值执行器，选用基于N1-T1-Cu形状记忆合金的温度阈值执行器，温度阈值执行器的动作机理是当阈值温度执行器监测区域的温度迅速升高，达到阈值报警温度时，由于阈值报警温度已接近SMA弹簧的奥氏体转变开始温度，执行器中的SMA弹簧迅速收缩而使传感光纤弯曲，由OTDR原理可判断，这时光纤衰减系数将突然增大而发生温度报警，系统能实现分布温度报警，误报警的几率为零。
【主权项】
1.一种新型基于OTDR的准分布光纤温度报警系统，其特征在于:其包括高速驱动电路、LD组件、Y形耦合器、传感光纤、雪崩光电二极管、信号处理电路、高速信号采集器、PC机、报警指示器、A/D转换电路、APD偏压采集模块，所述LD组件包括半导体脉冲激光器、热敏电阻和半导体制冷器，所述LD组件通过AH)偏压采集模块与A/D转换电路连接，所述AH)的偏压采集模块包括AD590温度传感器，所述A/D转换电路分别与雪崩光电二极管、PC机连接，所述Y形耦合器与传感光纤连接，所述传感光纤上设置有温度阈值执行器，所述温度阈值执行器为N1-T1-Cu形状记忆合金的温度阈值执行器，所述Y形耦合器与雪崩光电二极管连接，所述雪崩光电二极管通过信号处理电路与高速信号采集器连接，所述高速信号采集器与PC机连接，所述PC机与报警指示器连接。
【文档编号】G01K11/32GK205679334SQ201620372501
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月28日 公开号201620372501.7, CN 201620372501, CN 205679334 U, CN 205679334U, CN-U-205679334, CN201620372501, CN201620372501.7, CN205679334 U, CN205679334U
【发明人】韩丙辰
【申请人】山西泛友科技有限公司