專利名稱：標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種用于各類場(chǎng)所實(shí)施波長(zhǎng)實(shí)時(shí)校正大量程高精度溫度監(jiān)測(cè)和火 災(zāi)報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，涉及溫度的測(cè)量、可見(jiàn)光 偏振的測(cè)量和防備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
火災(zāi)作為一種在時(shí)空上失去控制的燃燒所引發(fā)的災(zāi)害，對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和社會(huì)安 全構(gòu)成了極大的威脅。由此引發(fā)的重大安全事故比比皆是，所以人類一直在尋求杜絕和減 少火災(zāi)的辦法。另外，隨著能源需求的不斷增加，預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生，保障油氣安全生產(chǎn)更是 成為石油儲(chǔ)運(yùn)、煉化企業(yè)面臨的頭號(hào)安全問(wèn)題。目前常用的火災(zāi)探測(cè)器按照探測(cè)對(duì)象可分為感溫探測(cè)器、感光探測(cè)器、感煙探測(cè) 器以及可燃?xì)怏w探測(cè)器等。而感溫式火災(zāi)探測(cè)是一種火災(zāi)早期探測(cè)和預(yù)報(bào)的方法，這種方 法實(shí)時(shí)跟蹤環(huán)境溫度，在環(huán)境溫度異常變化或溫度處于火警閾值時(shí)做出預(yù)報(bào)。所以目前火 災(zāi)探測(cè)器多以感溫探測(cè)器為主。而其中，由于光纖具有本質(zhì)防爆、抗強(qiáng)電磁干擾、電絕緣性 好、防雷擊、高精度等優(yōu)點(diǎn)，故光纖溫度火災(zāi)探測(cè)器性能更好，應(yīng)用范圍更廣，特別是可應(yīng)用 于石油、化工、軍工等特殊領(lǐng)域。光纖溫度火災(zāi)探測(cè)器主要有兩種一是基于喇曼散射的光纖溫度火災(zāi)探測(cè)器，二 是光纖Bragg光柵溫度火災(zāi)探測(cè)器?；诶⑸涞墓饫w溫度火災(zāi)探測(cè)器因其溫度傳感原 理決定了系統(tǒng)需采用微弱信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，信號(hào)處理手段復(fù)雜，對(duì)溫度的響應(yīng)時(shí)間不能很好 地滿足對(duì)火災(zāi)預(yù)報(bào)的要求。光纖Bragg光柵具有良好的溫敏特性，以光纖Bragg光柵作為感溫探測(cè)器，采用全 光柵技術(shù)進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)，其信號(hào)強(qiáng)，靈敏度高，信號(hào)處理簡(jiǎn)單，布設(shè)靈活。但是由于光纖光柵 是點(diǎn)型傳感器，在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)中需要大量光纖光柵，而現(xiàn)有的光纖光柵感溫技術(shù)中標(biāo)定 波長(zhǎng)的范圍都很小，相應(yīng)的精確波長(zhǎng)的有效解調(diào)區(qū)間也很窄，不利于擴(kuò)展探測(cè)器數(shù)量。如溫 控標(biāo)準(zhǔn)光柵標(biāo)定技術(shù)、光梳濾波器標(biāo)定技術(shù)等。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種性能穩(wěn)定、測(cè)量精度高、增加光纖光柵的使用數(shù)量、 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器容量高的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。光纖溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的工作原理是采用光纖溫度傳感器，監(jiān)控多個(gè)指定點(diǎn)的溫 度，一旦某點(diǎn)溫度升得過(guò)高過(guò)快，系統(tǒng)就發(fā)出相應(yīng)報(bào)警，以此達(dá)到防火防爆的目的。具體是， 本系統(tǒng)采用光纖光柵作為溫度傳感器，感知外界溫度變化，通過(guò)光纜將感知數(shù)據(jù)傳回系統(tǒng) 終端，經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部處理器(DSP)進(jìn)行信號(hào)處理，解調(diào)出測(cè)溫光柵的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)，再利用光柵本 身的波長(zhǎng)與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出該光柵所在地點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度值。最后經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)時(shí) 溫度的分析判斷，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息。本實(shí)用新型的波長(zhǎng)標(biāo)定技術(shù)解決方案如下[0009]利用基于F-P濾波器構(gòu)成的可調(diào)諧光源掃描傳感光柵，進(jìn)行光柵波長(zhǎng)解調(diào)的原理 如

圖1所示。光纖光柵測(cè)溫原理框圖如圖1所示，它由寬帶光源、可調(diào)F-P濾波器、傳感光 柵、光纖耦合器、光標(biāo)準(zhǔn)具、參考光柵、光電探測(cè)器和信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)組成；寬帶光源與 連有掃描電壓信號(hào)的可調(diào)F-P濾波器相連，可調(diào)F-P濾波器輸出接光纖耦合器后，一路接傳 感光柵，傳感光柵反射光經(jīng)光纖耦合器后接光電探測(cè)器，另一路再經(jīng)另一光纖耦合器后一 路接光標(biāo)準(zhǔn)具，并光標(biāo)準(zhǔn)具輸出接光電探測(cè)器，還有一路接參考光柵，參考光柵反射光經(jīng)又 一個(gè)光纖耦合器后接光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出接信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)。寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)可調(diào)F-P濾波器出射出窄帶光并通過(guò)光纖耦合器加到傳感 光柵，傳感光柵反射光經(jīng)光纖耦合器傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器；同時(shí)可調(diào)F-P濾波器出射的窄帶 光經(jīng)光標(biāo)準(zhǔn)具后的透射光、參考光柵反射光也分別傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器；由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)后，最后進(jìn)入信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)完成波長(zhǎng)解調(diào)并換算為溫度變化量，實(shí)現(xiàn)溫度 測(cè)量。寬帶光源發(fā)出光經(jīng)可調(diào)F-P濾波器濾波后變?yōu)檎瓗Ч?，掃描電影信?hào)發(fā)生器產(chǎn)生 掃描電信號(hào)驅(qū)動(dòng)可調(diào)F-P濾波器實(shí)現(xiàn)窄帶波掃描傳感光柵FBG陣列，當(dāng)窄帶光中心波長(zhǎng)與 傳感光柵FBG的Bragg反射中心波長(zhǎng)相同時(shí)，光探測(cè)器探測(cè)的光信號(hào)最強(qiáng)，光電轉(zhuǎn)換的電壓 最大，否則探測(cè)信號(hào)非常弱。光電轉(zhuǎn)換得到的信號(hào)電壓經(jīng)過(guò)放大、濾波和整形后，再通過(guò)數(shù) 據(jù)采集和信號(hào)處理，根據(jù)F-P濾波器的掃描電壓與其透射光中心波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可解調(diào) 出每個(gè)光柵的波長(zhǎng)。組建系統(tǒng)要求滿足以下條件(1)可調(diào)F-P濾波器出射光能夠依次掃描到系統(tǒng)中每一個(gè)光柵；(2)系統(tǒng)中各傳感光柵的Bragg中心波長(zhǎng)互不相同，為了有效波長(zhǎng)編碼，要求相同 環(huán)境下傳感光柵FBGl到傳感光柵FB&i的Bragg中心波長(zhǎng)依次遞增或遞減；(3)要求光柵受外界信號(hào)調(diào)制下發(fā)生波長(zhǎng)漂移時(shí)，光柵反射的中心波長(zhǎng)互不重疊， 也就是說(shuō)每個(gè)光柵要占用一段專用的光譜帶，不同光柵占用的光譜帶互不重疊。由于光源(SLED)的譜寬一般為40nm-50nm，傳感布喇格光柵的譜寬通常為 0. 07-0. 6nm，檢測(cè)外界信號(hào)時(shí)，布喇格光柵中心波長(zhǎng)要漂移l-2nm，所以為了使不同F(xiàn)BG的 反射光的譜峰不相互重疊，一個(gè)通道內(nèi)只能接大約三十個(gè)以內(nèi)的傳感光柵FBG傳感器，所 接傳感光柵的具體個(gè)數(shù)根據(jù)所監(jiān)測(cè)的對(duì)象來(lái)決定。本系統(tǒng)利用F-P濾波器的掃描電壓與其透射峰波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。這里主 要選用恒溫控制的光標(biāo)準(zhǔn)具和參考光柵作為尋找掃描電壓與波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)關(guān)系的媒介。光標(biāo)準(zhǔn) 具能夠反射特定波長(zhǎng)的光波，本系統(tǒng)使用的標(biāo)準(zhǔn)具光波范圍是1525-1565nm，共有近百個(gè)透 射峰，其中每個(gè)透射峰代表一特定中心波長(zhǎng)(即光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具的器件指標(biāo)，已知波長(zhǎng))的光波 被選擇性透過(guò)；同時(shí)，恒溫下的參考光柵中心波長(zhǎng)為1525，并與光標(biāo)準(zhǔn)具并聯(lián)在不同的兩 個(gè)內(nèi)置通道內(nèi)，由參考光柵作為光標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)定位和校正的工具，其中參考光柵與光標(biāo) 準(zhǔn)具被恒溫模塊控制在同一溫度下。而系統(tǒng)波長(zhǎng)標(biāo)定原理就是根據(jù)這些光標(biāo)準(zhǔn)具透射峰尋 找相對(duì)應(yīng)的掃描電壓值，再根據(jù)這些波長(zhǎng)-電壓數(shù)據(jù)對(duì)擬合出F-P濾波器的掃描電壓與其 透射峰波長(zhǎng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，之后由該波長(zhǎng)-電壓關(guān)系為依據(jù)來(lái)解調(diào)各傳感光柵FBG的實(shí)時(shí)波 長(zhǎng)值。也正是由此，本實(shí)用新型可在1525-1565nm的大范圍之內(nèi)解調(diào)傳感光柵波長(zhǎng)，并且系 統(tǒng)還有很大的擴(kuò)展空間。[0018]標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)光電原理如圖2所示，它 由寬帶光源1、可調(diào)F-P濾波器2、掃描電壓信號(hào)發(fā)生器3、光纖耦合器13-1、光纖耦合器 114-1、光纖耦合器III3-2光纖耦合器1113-2、光纖耦合器IV4-2、傳感光纖光柵陣列5、 光標(biāo)準(zhǔn)具6、參考光柵組7、溫控模塊8、探測(cè)器19-1 ；探測(cè)器19-1、探測(cè)器119-2、探測(cè)器 III9-3組成；寬帶光源1與可調(diào)F-P濾波器2相連，信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)10產(chǎn)生掃描電壓 信號(hào)為可調(diào)F-P濾波器2提供電信號(hào)驅(qū)動(dòng)，可調(diào)F-P濾波器2輸出接光纖耦合器13-1端口 a，光纖耦合器13-1端口 b輸出接光纖耦合器II4-1端口 b，另一路端口 c輸出接光纖耦合 器III3-2端口 a ；光纖耦合器II4-1端口 a輸出接傳感光纖光柵陣列5，傳感光纖光柵陣列 5反射回光經(jīng)光纖耦合器II4-1端口 c后到探測(cè)器III9-3 ；光纖耦合器II3-2端口 b輸出 接光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具6，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具6輸出接探測(cè)器II9-2 ；光纖耦合器II3-2端口 c輸出接光纖 耦合器IV4-2端口 b，光纖耦合器IV4-2端口 a接接有溫控模塊8的參考光柵組7，參考光柵 組7反射光的輸出經(jīng)光纖耦合器IV4-2端口 c接探測(cè)器19-1 ；探測(cè)器19-1、探測(cè)器119-2、 探測(cè)器III9-3三輸出接信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)10 ；可調(diào)F-P濾波器2與信號(hào)處理器DSP系 統(tǒng)10連接。其中寬帶光源1、可調(diào)F-P濾波器2為市銷(xiāo)產(chǎn)品；光纖耦合器用光纖耦合器13-1、光纖耦合器114-1、光纖耦合器1113-2、光纖耦合 器IV4-2四個(gè)；選通用市銷(xiāo)產(chǎn)品；傳感光纖光柵陣列5和參考光柵組7為M0I-OS4310 ；光標(biāo)準(zhǔn)具6采用商售的熱穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)具，為光透射型；光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具6和標(biāo)準(zhǔn)光柵7 一起放入恒溫盒中，由溫控模塊8控制；溫控模塊8 為 LDTC-DF-2 ；探測(cè)器用探測(cè)器19-1、探測(cè)器119-2、探測(cè)器III9-3三個(gè)；數(shù)據(jù)采集信號(hào)處理電路7為高性能浮點(diǎn)DSP處理芯片。寬帶光源1發(fā)出的光經(jīng)可調(diào)F-P濾波器2出射出窄帶光并通過(guò)光纖耦合器13-1 后分成兩路，一路經(jīng)光纖耦合器II4-1加到傳感光柵陣列5 ；另一路經(jīng)光纖耦合器II3-2后 又有兩路輸出，其一輸出接光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具6，光信號(hào)透射后直接加到探測(cè)器119-2，光纖耦合 器II3-2另一輸出經(jīng)光纖耦合器IV4-2接連有溫控模塊8的標(biāo)準(zhǔn)光柵組7，反射信號(hào)經(jīng)光 纖耦合器IV4-2傳遞至探測(cè)器19-1 ；傳感光纖光柵陣列5經(jīng)光纖耦合器III4-1反射后加 到探測(cè)器III9-3 ；探測(cè)器19-1、探測(cè)器119-2、探測(cè)器III9-3的輸出信號(hào)由信號(hào)處理器10 處理；可調(diào)F-P濾波器2中的掃描電壓信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生電壓掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)可調(diào)F-P濾波器 2實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)掃描，同時(shí)信號(hào)處理器10與可調(diào)F-P濾波器2中的掃描電壓信號(hào)發(fā)生器連接實(shí) 現(xiàn)掃描電壓信號(hào)采集。在進(jìn)行實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定時(shí)，由DSP系統(tǒng)10產(chǎn)生掃描電壓信號(hào)，并采集記錄掃描電壓 信號(hào)，實(shí)現(xiàn)F-P濾波器2的波長(zhǎng)掃描。每采集到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具透射峰形電壓信號(hào)，就尋找其相 應(yīng)的峰位，根據(jù)該峰位獲得此刻F-P濾波器2的掃描電壓值，由此記錄下所有透射峰的波 長(zhǎng)-電壓數(shù)據(jù)對(duì)，之后將這些數(shù)據(jù)對(duì)擬合出波長(zhǎng)-電壓之間的變化函數(shù)關(guān)系。該函數(shù)關(guān)系 就是用來(lái)解調(diào)FBG光柵波長(zhǎng)的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)在光柵波長(zhǎng)解調(diào)中每個(gè)電壓掃描周期均 進(jìn)行波長(zhǎng)標(biāo)定過(guò)程，即系統(tǒng)實(shí)行實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定，且除了溫控光柵組中一個(gè)光柵的中心波長(zhǎng)范圍應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)具有效波長(zhǎng)段之內(nèi)，其余溫控光柵組的中心波長(zhǎng)范圍應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)具有效波長(zhǎng)段 之外，最好均勻分布。在上述光電原理圖中，寬帶光源1、可調(diào)F-P濾波器2、光纖耦合器13-1、光纖耦合 器II3-2、、光纖耦合器1114-1、光纖耦合器IV4-2、傳感光纖光柵陣列5、光標(biāo)準(zhǔn)具6、參考光 柵組7為光路部分，光電探測(cè)器19-1、光電探測(cè)器119-2、光電探測(cè)器III9-3和信號(hào)處理器 DSP系統(tǒng)10為電路部分。其中光路部分的詳細(xì)構(gòu)成如圖2所示；光電探測(cè)器電路部分如圖3所示，它主要由第一級(jí)運(yùn)算放大器U1、二級(jí)運(yùn)算放大 器U2、低通集成濾波器U3、光電二極管OEl組成；Ul的第5腳、U2的第8腳、U3的第4腳分 別接電源5VCC，電容C3、電容C4、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9分別一端接電源5VCC， 另一端接地GND ；光電二極管OEl的第1、3腳接地，第2腳連接Ul的第4腳；Ul的第3腳分 別連接到電容C2和電阻R2的一端，電容C2、電阻R2的另一端都連接到地GND ；電容Cl和 電阻Rl的一端分別連接到Ul的第1腳，另一端分別連接到Ul的第4腳；電阻R3的一端連 接到Ul的第1腳，另一端連接到U2的第3腳；電容C5、電阻R4、電阻R5的一端同時(shí)連接到 U2的第2腳，電阻R4的另一端連接到地GND，電容C5和電阻R5的另一端分別接U2的第1 腳和電阻R8的一端，電阻R8的另一端連接U3的第2腳；電阻R6分別連接到U2的第5腳 和U3的第5腳；電阻R7分別連接到U3的第4腳和第7腳，電容C10、電容C11、電容C12的 一端接地GND，電容ClO的另一端連接到U3的第1、6腳，電容C11、電容C12分別連接到U3 的第8腳；信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)電原理如圖4所示，作濾波用的磁珠FERl —端接1. 3V電源， 另一端接到UlB的電源輸入腳W9 ；退耦電容C22、電容C23、電容CM —端接UlB的電源腳 AVDD,另一端接地GND ；UlB的E2引腳SPORT 1_FS,連到ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的convst引腳，作 為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號(hào)；UlB的A8、B8、A7三個(gè)引腳，各為SP0RT1_DA、SPORT 1_CLK、SPORT 1_ FS，分別接到ADC的串行數(shù)據(jù)輸出、串行時(shí)鐘、串行口同步幀；通過(guò)串行口讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換后 的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)偏移的解調(diào)并將波長(zhǎng)偏移量轉(zhuǎn)換為溫度變化；UlB的I2C接口有兩個(gè)引腳 A10、Bl 1，分別為T(mén)WI_SCL、TWI_SDA，輸出三角波，驅(qū)動(dòng)調(diào)制F-P濾波器；UlB提供兩個(gè)UART 串口，與外部設(shè)備通信。本實(shí)用新型的溫度傳感原理如下本實(shí)用新型主要采用光纖布喇格光柵(FBG)作為溫度傳感器，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控各指定 點(diǎn)溫度。FBG光柵是一種新型的光無(wú)源器件，它通過(guò)在光纖軸向上建立周期性的折射率分 布來(lái)改變或控制光在該區(qū)域的傳播行為和方式。其溫度傳感原理是寬帶光入射光纖，將 產(chǎn)生模式耦合，當(dāng)滿足布喇格條件時(shí)，光柵將起到一個(gè)反射鏡的作用，反射回一個(gè)窄帶光 波(其余的光波從光柵的另一端透射出去)，該窄帶光波的中心波長(zhǎng)即為光柵布喇格波長(zhǎng) λΒ，即AB = 2neffA。當(dāng)光柵受到外界溫度作用時(shí)，Λ和neff都受外界環(huán)境影響而發(fā)生 變化Δ Λ和Aneff，導(dǎo)致符合Bragg條件的反射波長(zhǎng)發(fā)生位移Δ λ Β，數(shù)學(xué)模型為Δ λ B =
2neffA+2neffA A由此可得到中心波長(zhǎng)隨溫度的變化率為
權(quán)利要求1.一種各類場(chǎng)所實(shí)施波長(zhǎng)實(shí)時(shí)校正大量程高精度溫度監(jiān)測(cè)和火災(zāi)報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)具與溫 控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特征是它由寬帶光源、可調(diào)F-P濾波器、傳感 光柵、光纖耦合器、光標(biāo)準(zhǔn)具、參考光柵、光電探測(cè)器和信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)組成；寬帶光源 與連有掃描電壓信號(hào)的可調(diào)F-P濾波器相連，可調(diào)F-P濾波器輸出接光纖耦合器后，一路接 傳感光柵，傳感光柵反射光經(jīng)光纖耦合器后接光電探測(cè)器，另一路再經(jīng)另一光纖耦合器后 一路接光標(biāo)準(zhǔn)具，并光標(biāo)準(zhǔn)具輸出接光電探測(cè)器，還有一路接經(jīng)又一個(gè)光纖耦合器后參考 光柵，參考光柵反射光接光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出接信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)；寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)可調(diào)F-P濾波器出射出窄帶光并通過(guò)光纖耦合器加到傳感光柵， 傳感光柵反射光經(jīng)光纖耦合器傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器；同時(shí)可調(diào)F-P濾波器出射的窄帶光經(jīng)光 標(biāo)準(zhǔn)具和參考光柵反射的光也傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器；由光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，最后進(jìn) 入信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)完成波長(zhǎng)解調(diào)并換算為溫度變化量，實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是所述的可調(diào)F-P濾波器O)出射光能夠依次掃描到系統(tǒng)中每一個(gè)傳感光柵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是系統(tǒng)中各傳感光柵的Bragg中心波長(zhǎng)互不相同，相同環(huán)境下傳感光柵FBGl到FB&i的 Bragg中心波長(zhǎng)依次遞增或遞減。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是一個(gè)通道內(nèi)接的傳感光柵FBG，每個(gè)傳感器光柵占用一段專用的光譜帶，不同傳感光柵 占用的光譜帶互不重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其 特征是所述系統(tǒng)的光電原理圖是它由寬帶光源(1)、可調(diào)F-P濾波器O)、掃描電壓信號(hào) 發(fā)生器C3)、光纖耦合器I (3-1)、光纖耦合器II (4-1)、光纖耦合器III (3-2)光纖耦合器 III (3-2)、光纖耦合器IW4-2)、傳感光纖光柵陣列(5)、光標(biāo)準(zhǔn)具(6)、參考光柵(7)、溫控 模塊(8)、探測(cè)器I (9-1)、探測(cè)器II (9-2)、探測(cè)器III (9-3)組成；寬帶光源⑴與可調(diào)F-P 濾波器( 相連，信號(hào)處理DSP系統(tǒng)(10)產(chǎn)生掃描電壓信號(hào)為可調(diào)F-P濾波器( 提供電 信號(hào)驅(qū)動(dòng)，可調(diào)F-P濾波器( 輸出接光纖耦合器I (3-1)端口(a)，光纖耦合器I (3-1)端 口(b)輸出接光纖耦合器IK4-1)端口(b)，另一路端口(c)輸出接光纖耦合器III (3-2) 端口(a)；光纖耦合器IK4-1)端口(a)輸出接傳感光纖光柵陣列(5)，傳感光纖光柵陣列 (5)反射回光經(jīng)光纖耦合器II (4-1)端口(c)后到探測(cè)器III (9-3)；光纖耦合器II (3_2) 端口(b)輸出接光標(biāo)準(zhǔn)具(6)，光標(biāo)準(zhǔn)具(6)輸出接探測(cè)器11(9-2)；光纖耦合器11(3-2) 端口(c)輸出接光纖耦合器IV0- 端口(13)，光纖耦合器1”4-幻端口(a)接接有溫控模 塊(8)的參考光柵(7)，參考光柵(7)反射光的輸出經(jīng)光纖耦合器IV0- 端口(c)接探測(cè) 器I (9-1)；探測(cè)器I (9-1)、探測(cè)器II (9-2)、探測(cè)器III (9-3)三輸出接信號(hào)處理器DSP系 統(tǒng)(10)；可調(diào)F-P濾波器⑵與信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)(10)連接；寬帶光源(1)發(fā)出的光經(jīng)可調(diào)F-P濾波器O)出射出窄帶光并通過(guò)光纖耦合器 1(3-1)后分成兩路，一路經(jīng)光纖耦合器II (4-1)加到傳感光柵陣列(5)；另一路經(jīng)光纖耦 合器11(3- 后又有兩路輸出，其一輸出接光標(biāo)準(zhǔn)具(6)，光信號(hào)透射后直接加到探測(cè)器 II (9-2)，光纖耦合器II (3- 另一輸出經(jīng)光纖耦合器IV0- 接連有溫控模塊(8)的參考 光柵(7)，反射信號(hào)經(jīng)光纖耦合器IV G-2)傳遞至探測(cè)器I (9-1)；傳感光纖光柵陣列(5)經(jīng)光纖耦合器III (4-1)反射后加到探測(cè)器III (9-3)；探測(cè)器I (9_1)、探測(cè)器II (9-2)、探測(cè) 器111(9-3)的輸出信號(hào)由信號(hào)處理DSP系統(tǒng)(10)處理；信號(hào)處理DSP系統(tǒng)(10)產(chǎn)生電壓 掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)可調(diào)F-P濾波器(2)進(jìn)行波長(zhǎng)掃描，同時(shí)信號(hào)處理DSP系統(tǒng)(10)進(jìn)行掃描電 壓信號(hào)采集。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是所述光電探測(cè)器電路主要由第一級(jí)運(yùn)算放大器U1、二級(jí)運(yùn)算放大器U2、低通集成濾波 器U3、光電二極管OEl組成；Ul的第5腳、U2的第8腳、U3的第4腳分別接電源5VCC，電容 C3、電容C4、電容C6、電容C7、電容C8、電容C9分別一端接電源5VCC，另一端接地GND ；光電 二極管OEl的第1、3腳接地，第2腳連接Ul的第4腳；Ul的第3腳分別連接到電容C2和 電阻R2的一端，電容C2、電阻R2的另一端都連接到地GND ；電容Cl和電阻Rl的一端分別 連接到Ul的第1腳，另一端分別連接到Ul的第4腳；電阻R3的一端連接到Ul的第1腳， 另一端連接到U2的第3腳；電容C5、電阻R4、電阻R5的一端同時(shí)連接到U2的第2腳，電阻 R4的另一端連接到地GND，電容C5和電阻R5的另一端分別接U2的第1腳和電阻R8的一 端，電阻R8的另一端連接U3的第2腳；電阻R6分別連接到U2的第5腳和U3的第5腳；電 阻R7分別連接到U3的第4腳和第7腳，電容C10、電容C11、電容C12的一端接地GND，電容 ClO的另一端連接到U3的第1、6腳，電容C11、電容C12分別連接到U3的第8腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是信號(hào)處理DSP系統(tǒng)電原理是作濾波用的磁珠FERl —端接1. 3V電源，另一端接到UlB 的電源輸入腳W9 ；退耦電容C22、電容C23、電容CM —端接UlB的電源腳AVDD，另一端接 地GND ；UlB的E2引腳SPORT 1_FS,連到ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的convst引腳，作為啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的 觸發(fā)信號(hào)；UlB的A8、B8、A7三個(gè)引腳，各為SP0RT1_DA、SP0RT1_CLK、SP0RT1_FS，分別接到 ADC的串行數(shù)據(jù)輸出、串行時(shí)鐘、串行口同步幀；UlB的I2C接口有兩個(gè)引腳A10、B11，分別 為T(mén)WI_SCL、TWI_SDA，輸出三角波，驅(qū)動(dòng)調(diào)制F-P濾波器O) ；UlB提供兩個(gè)與外部設(shè)備通信 的UART串口。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合的光纖光柵溫度火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其特 征是光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具(6)和參考光柵(7) —起放入恒溫盒中，由溫控模塊(8)控制。
專利摘要本實(shí)用新型是一種用于各類場(chǎng)所實(shí)時(shí)波長(zhǎng)校正大量程溫度監(jiān)測(cè)和火災(zāi)報(bào)警的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)具與溫控光柵聯(lián)合光纖光柵火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。它由寬帶光源、可調(diào)F-P濾波器、傳感光柵、光纖耦合器、光標(biāo)準(zhǔn)具、參考光柵、光電探測(cè)器和信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)組成；寬帶光源與連有掃描電壓信號(hào)的可調(diào)F-P濾波器相連，可調(diào)F-P濾波器輸出接光纖耦合器后，一路接傳感光柵，傳感光柵反射光經(jīng)光纖耦合器后接光電探測(cè)器，另一路再經(jīng)另一光纖耦合器后一路接光標(biāo)準(zhǔn)具，并光標(biāo)準(zhǔn)具輸出接光電探測(cè)器，還有一路接參考光柵，參考光柵反射光經(jīng)又一個(gè)光纖耦合器后接光電探測(cè)器，光電探測(cè)器輸出接信號(hào)處理器DSP系統(tǒng)。它擴(kuò)大了波長(zhǎng)準(zhǔn)確解調(diào)的范圍，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)G01K11/32GK201845405SQ20102000392
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日
發(fā)明者任培奎, 崔海龍, 張金權(quán), 李剛, 焦書(shū)浩, 王小軍, 趙敏琴, 趙鋒, 郭戈, 馬彥昉 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣管道局, 中國(guó)石油天然氣管道通信電力工程總公司, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司