專利名稱：嵌入式光纖光柵測溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖測量技術(shù)，特別是涉及一種嵌入式光纖光柵測溫裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
相比于傳統(tǒng)測量手段，光纖測量技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)越性，其傳感器和傳輸通 道都是以光纖為材料，靠測量激光的特征變化來表征測量對象的特性，由于光纖的材料是 玻璃纖維，其耐壓耐腐蝕穩(wěn)定性高，且不受電磁干擾影響，具有壽命長、精度高、原材料便宜 且豐富的特點(diǎn)。光纖光柵測溫技術(shù)是光纖測量技術(shù)中的一種，特別適用于高壓、易燃等高危 場合的測溫?，F(xiàn)有的光纖光柵測溫裝置都是采用工控機(jī)加光纖光柵解調(diào)儀進(jìn)行測溫的，測溫時(shí) 先通過光纖光柵解調(diào)儀測量出指定光柵的反射光波長，然后通過串口或以太網(wǎng)將測量出的 反射光波長傳輸?shù)焦た貦C(jī)，由工控機(jī)進(jìn)一步分析處理后得出最終測量溫度值?，F(xiàn)有光纖光 柵測溫裝置的缺陷在于1)工控機(jī)體積比較大，在某些場合無法安裝；2)抗干擾能力較差， 難以在電力系統(tǒng)等工作環(huán)境較差，且對電磁兼容性能要求高的場合使用；3)可靠性較差，如 工控機(jī)的風(fēng)扇、通訊口等極易發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種體積 小，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，能在電力系統(tǒng)等工作環(huán)境較差，且對電磁兼容性能要求高的 場合使用的嵌入式光纖光柵測溫裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特征 在于包括殼體，安裝在殼體上的顯示屏、鍵盤、接口插座及多個(gè)光纖連接件，安裝在殼體內(nèi) 的微處理器、光纖光柵解調(diào)模塊；
所述接口插座上設(shè)有串行通信連接件、以太網(wǎng)連接件及多個(gè)告警信號連接件； 所述微處理器設(shè)有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數(shù)據(jù)交換接口及 多個(gè)告警信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接口經(jīng)一 串行通信芯片連接到串行通信連接件，其數(shù)據(jù)交換接口連接到以太網(wǎng)連接件，其各告警信 號輸出口經(jīng)繼電器分別連接到各告警信號連接件；
所述光纖光柵解調(diào)模塊包括激光源、分光器、光纖可調(diào)諧濾波器、光譜標(biāo)準(zhǔn)具、光電轉(zhuǎn) 換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
所述光纖可調(diào)諧濾波器設(shè)有光入射口和光出射口，其光入射口經(jīng)光纖連接激光源； 所述光譜標(biāo)準(zhǔn)具設(shè)有一個(gè)光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉(zhuǎn)換器設(shè)有多個(gè)光入 射口和多個(gè)電信號輸出口；
所述分光器設(shè)有一個(gè)光入射口和多個(gè)分光出射口，其中一個(gè)分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經(jīng)光纖連接到光纖可調(diào)諧濾波器的光出射 口，其光譜具接口經(jīng)光纖連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的光入射口，其各傳感器接口經(jīng)光纖分別接到各光纖連接件，并經(jīng)光纖分別接到光電轉(zhuǎn)換器的各個(gè)光入射口，各光纖連接件經(jīng)光纖各接 一光柵傳感器；
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)有多個(gè)模擬信號輸入口、一個(gè)數(shù)字信號輸出口，其各個(gè)模擬信號輸 入口分別連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的電信號輸出口及光電轉(zhuǎn)換器的各電信號輸出口，其數(shù)字信號 輸出口連接到微處理器的信號輸入口。本發(fā)明提供的嵌入式光纖光柵測溫裝置，利用分光器將激光源提供的光束分成多 路，利用光譜標(biāo)準(zhǔn)具為測測提供參照光譜，利用光電轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為 電信號傳遞給微處理器，通過測量光波的波長與參照光譜的波長之間的比較計(jì)算機(jī)測量溫 度，各主要部件均內(nèi)置于殼體內(nèi)，能有效屏蔽外部干擾，且體積小巧，能在電力系統(tǒng)等工作 環(huán)境較差，且對電磁兼容性能要求高的場合使用，可靠性也較高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的嵌入式光纖光柵測溫裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特征在于 包括殼體(圖中未示)，安裝在殼體上的顯示屏(圖中未示)、鍵盤(圖中未示)、接口插座2及 多個(gè)光纖連接件(圖中未示)，安裝在殼體內(nèi)的微處理器1、光纖光柵解調(diào)模塊；
所述接口插座2上設(shè)有串行通信連接件、以太網(wǎng)連接件及三個(gè)告警信號連接件，所 述三個(gè)告警信號連接件分別為異常信號連接件、一級越限信號連接件、二級越限信號連接 件；
所述微處理器1設(shè)有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數(shù)據(jù)交換接口 及三個(gè)告警信號輸出口，其三個(gè)告警信號輸出口分別為異常信號輸出口、一級越限信號輸 出口、二級越限信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接 口經(jīng)一串行通信芯片(圖中未示)連接到串行通信連接件，其數(shù)據(jù)交換接口連接到以太網(wǎng)連 接件，其異常信號輸出口經(jīng)繼電器連接到異常信號連接件，其一級越限信號輸出口經(jīng)繼電 器連接到一級越限信號連接件，其二級越限信號輸出口經(jīng)繼電器連接到二級越限信號連接 件；
所述光纖光柵解調(diào)模塊包括激光源3、分光器4、光纖可調(diào)諧濾波器5、光譜標(biāo)準(zhǔn)具6、光 電轉(zhuǎn)換器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8;
所述光纖可調(diào)諧濾波器5設(shè)有光入射口和光出射口，其光入射口經(jīng)光纖連接激光源3 ； 所述光譜標(biāo)準(zhǔn)具6設(shè)有一個(gè)光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉(zhuǎn)換器7設(shè)有多個(gè)光 入射口和多個(gè)電信號輸出口；
所述分光器4設(shè)有一個(gè)光入射口和多個(gè)分光出射口，其中一個(gè)分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經(jīng)光纖連接到光纖可調(diào)諧濾波器5的光出 射口，其光譜具接口經(jīng)光纖連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具6的光入射口，其各傳感器接口經(jīng)光纖分別 接到各光纖連接件，并經(jīng)光纖分別接到光電轉(zhuǎn)換器7的各個(gè)光入射口，各光纖連接件經(jīng)光纖各接一光柵傳感器9 ；
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器8設(shè)有多個(gè)模擬信號輸入口、一個(gè)數(shù)字信號輸出口，其各個(gè)模擬信號 輸入口分別連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具6的電信號輸出口及光電轉(zhuǎn)換器7的各電信號輸出口，其數(shù) 字信號輸出口連接到微處理器1的信號輸入口。本發(fā)明實(shí)施例中，所述顯示屏是分辨率為320X240的工業(yè)液晶顯示屏，所述鍵盤 是8鍵鍵盤，所述激光源是型號為ASE-C-M-G-13的激光發(fā)生器，所述光纖可調(diào)諧濾波器的 型號為FFP-TF2 Tunable Filter，所述光譜標(biāo)準(zhǔn)具的型號為Mag-ID，所述分光器的型號為 FSM/0DF116，所述光電轉(zhuǎn)換器的型號為MAX3735A，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的型號為ADC08D1000， 所述微處理器的型號為TMS320C6000，所述光柵傳感器為光纖布拉格光柵。本發(fā)明實(shí)施例的使用方法如下
先將光柵傳感器放置在測溫環(huán)境中，再利用激光源發(fā)射激光束，激光束經(jīng)光纖可調(diào)諧 濾波器濾去雜波后輸入分光器，由分光器分成多路后從各分光出射口射出，其中一路進(jìn)入 光譜標(biāo)準(zhǔn)具，另外幾路進(jìn)入各光柵傳感器；
光譜標(biāo)準(zhǔn)具對接收到的光束進(jìn)行光譜分析后，輸出包含有光譜信息的模擬電信號給模 數(shù)轉(zhuǎn)換器；
進(jìn)入各光柵傳感器的光束由各光柵傳感器反射到光電轉(zhuǎn)換器的各個(gè)光入射口，在經(jīng)過 各光柵傳感器所在的測溫環(huán)境時(shí)，在測溫環(huán)境的溫度影響下，各光柵傳感器內(nèi)的光波波長 會發(fā)生變化，光電轉(zhuǎn)換器將接收到的每一路光束轉(zhuǎn)換為與其光波波長相對應(yīng)的模擬電信號 后發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器；
模數(shù)轉(zhuǎn)換器將收到的各路模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后發(fā)送給微處理器，微處理器將 來自各光柵傳感器的信號與來自光譜標(biāo)準(zhǔn)具的包含有光譜信息的信號進(jìn)行波長比對，并根 據(jù)比對結(jié)果計(jì)算出測溫環(huán)境的溫度，微處理器計(jì)算出測溫環(huán)境的溫度后分別通過其視頻接 口將計(jì)算結(jié)果輸出到顯示屏顯示，通過串行通信接口發(fā)送到串行通信連接件，通過數(shù)據(jù)交 換接口發(fā)送到以太網(wǎng)連接件。本發(fā)明實(shí)施例中，在測溫前可通過鍵盤預(yù)先向微處理器輸入異常告警閾值、一級 越限告警閾值及二級越限告警閾值，微處理器計(jì)算出測溫環(huán)境的溫度后，將計(jì)算結(jié)果與各 閾值分別比較，當(dāng)計(jì)算結(jié)果超出異常告警閾值時(shí)即輸出一個(gè)異常信號到異常信號連接件， 當(dāng)計(jì)算結(jié)果超出一級越限告警閾值時(shí)即輸出一個(gè)一級越限信號到一級越限信號連接件，當(dāng) 計(jì)算結(jié)果超出二級越限告警閾值時(shí)即輸出一個(gè)二級越限信號到二級越限信號連接件。本發(fā)明實(shí)施例使用時(shí)，可通過以太網(wǎng)連接件連接并輸出測溫結(jié)果到外部計(jì)算機(jī)， 也可通過串行通信連接件連接并輸出測溫結(jié)果到外部計(jì)算機(jī)或其它串行通信設(shè)備，異常信 號連接件、一級越限信號連接件及二級越限信號連接件可分別連接警示燈或蜂鳴器等具有 警示功能的設(shè)備。
權(quán)利要求
1. 一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，其特征在于包括殼體，安裝在殼體上的顯示屏、鍵 盤、接口插座及多個(gè)光纖連接件，安裝在殼體內(nèi)的微處理器、光纖光柵解調(diào)模塊； 所述接口插座上設(shè)有串行通信連接件、以太網(wǎng)連接件及多個(gè)告警信號連接件； 所述微處理器設(shè)有鍵盤接口、視頻接口、信號輸入口、串行通信接口、數(shù)據(jù)交換接口及 多個(gè)告警信號輸出口，其鍵盤接口連接鍵盤，其視頻接口連接顯示屏，其串行通信接口經(jīng)一 串行通信芯片連接到串行通信連接件，其數(shù)據(jù)交換接口連接到以太網(wǎng)連接件，其各告警信 號輸出口經(jīng)繼電器分別連接到各告警信號連接件；所述光纖光柵解調(diào)模塊包括激光源、分光器、光纖可調(diào)諧濾波器、光譜標(biāo)準(zhǔn)具、光電轉(zhuǎn) 換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述光纖可調(diào)諧濾波器設(shè)有光入射口和光出射口，其光入射口經(jīng)光纖連接激光源； 所述光譜標(biāo)準(zhǔn)具設(shè)有一個(gè)光入射口、一電信號輸出口，所述光電轉(zhuǎn)換器設(shè)有多個(gè)光入 射口和多個(gè)電信號輸出口；所述分光器設(shè)有一個(gè)光入射口和多個(gè)分光出射口，其中一個(gè)分光出射口為光譜具接 口，其它分光出射口為傳感器接口，其光入射口經(jīng)光纖連接到光纖可調(diào)諧濾波器的光出射 口，其光譜具接口經(jīng)光纖連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的光入射口，其各傳感器接口經(jīng)光纖分別接到 各光纖連接件，并經(jīng)光纖分別接到光電轉(zhuǎn)換器的各個(gè)光入射口，各光纖連接件經(jīng)光纖各接 一光柵傳感器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)有多個(gè)模擬信號輸入口、一個(gè)數(shù)字信號輸出口，其各個(gè)模擬信號輸 入口分別連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的電信號輸出口及光電轉(zhuǎn)換器的各電信號輸出口，其數(shù)字信號 輸出口連接到微處理器的信號輸入口。
全文摘要
一種嵌入式光纖光柵測溫裝置，涉及光纖測量技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是提高抗干擾能力及可靠性的技術(shù)問題。該裝置包括安裝在殼體內(nèi)的微處理器、光纖光柵解調(diào)模塊；所述光纖光柵解調(diào)模塊包括激光源、分光器、光纖可調(diào)諧濾波器、光譜標(biāo)準(zhǔn)具、光電轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述分光器的光入射口經(jīng)光纖可調(diào)諧濾波器連接激光源，其一個(gè)分光出射口連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的光入射口，其它分光出射口各接一光柵傳感器，并分別接到光電轉(zhuǎn)換器的各個(gè)光入射口；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的各模擬信號輸入口分別連接到光譜標(biāo)準(zhǔn)具的電信號輸出口及光電轉(zhuǎn)換器的各電信號輸出口，其數(shù)字信號輸出口連接到微處理器的信號輸入口。本發(fā)明提供的裝置，能在對電磁兼容性能要求高的場合使用。
文檔編號G01K11/32GK102109392SQ20101057707
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者楊浩赟 申請人:上海申瑞電力科技股份有限公司