專利名稱：光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型屬于光纖傳感器領域，更具體地說，涉及一種光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當激光在光纖中傳播時，激光會發(fā)生不同的光學效應，如拉曼散射，瑞利散射等，這些光學效應的強度與光纖的狀態(tài)、距離觀測點的距離等密切相關(guān)。通過檢測這些光學效應的強度可以獲知光纖在不同位置的性質(zhì)，如光纖的溫度分布。在分布式光纖傳感器領域，有一種用光時域反射計(Optical Time-DomainReflect meter,0TDR)和光纖傳感配合從而達到測量范圍內(nèi)某段的溫度以及空間位置的方法，但是由于光時域反射計(Optical Time-Domain Reflect meter, 0TDR)精度為 ±50cm, 在需要高精確測量空間位置的領域還不能滿足要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有光纖傳感系統(tǒng)精度不足的缺陷，提供一種利用光頻域反射計(OFDR, Optical Frequency Domain Reflect meter)和光纖傳感配合使用的系統(tǒng)，利用OFDR的測量精度為± lcm，解決現(xiàn)有光纖傳感系統(tǒng)精度不足的缺陷。本實用新型這樣實現(xiàn)構(gòu)造一種光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，包括光頻域反射計(OFDR)、探測光源、入射光預處理裝置、待測光纖、位置信號濾波模塊和溫度測算模塊。其中光頻域反射計還裝配有光頻域反射計專用光源，光頻域發(fā)射計專用光源負責產(chǎn)生用于探測空間位置信息的信號光，探測光源用于產(chǎn)生供溫度測算模塊探測用的信號光。從OFDR專用光源和探測光源產(chǎn)生的探測光入射到入射光預處理裝置，入射光預處理裝置對兩種入射光進行包括耦合、單向化、分光等預處理，此后從入射光預處理裝置出射的光進入待測光纖。入射到待測光纖內(nèi)的光與光纖發(fā)生相互反應，產(chǎn)生不同的光學效應，這些光學效應包括瑞利散射、菲涅爾反射、拉曼散射等。瑞利散射光和菲涅爾反射光入射到位置信號濾波模塊，拉曼散射光入射到溫度測算模塊。位置信號濾波模塊對瑞利散射光和菲涅爾反射光進行濾波后，將濾波后的結(jié)果發(fā)送至與位置信號濾波模塊相連的光頻域反射計，光頻域反射計對光纖空間位置進行分析計
笪
o溫度測算模塊對拉曼散射光測算后，得到光纖的溫度分布信息。結(jié)合溫度測算模塊和OFDR的探測結(jié)果，可以得到光纖不同位置的溫度分布結(jié)果，實現(xiàn)光纖傳感測溫。由于采用了 0FDR，將測量精度提高至±lcm。實施本實用新型的系統(tǒng)帶來以下的進步采用OFDR與光纖傳感配合使用的系統(tǒng)，對不同類型的散射光、反射光進行分析測量，將現(xiàn)有的光纖傳感測溫系統(tǒng)精度從±50cm提高至± lcm，從而提高了溫度測量的準確性。
圖I為現(xiàn)有光纖傳感測溫的原理圖。圖2為本實用新型的光纖傳感測溫原理圖。圖3為本實用新型一則較佳實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。各組件編號如下光時域反射計11、光時域反射計專用光源12、探測光源2、入射光預處理裝置3、待測光纖4、位置信號濾波模塊5、溫度測算模塊6、合波器31、單向器32、1X2光纖雙向稱合器33、瑞利散射光濾波器、菲涅爾反射光濾波器52、斯托克斯光濾波器61、反斯托克斯光濾波器62、光電檢測器63、運算器64。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細說明。在對本實用新型進行說明前，首先結(jié)合圖I對現(xiàn)有的光纖傳感測溫系統(tǒng)進行說明。圖I為現(xiàn)有的利用光時域反射計(OTDR)的光纖傳感測溫系統(tǒng)，包括光時域反射計、入射光預處理裝置、待測光纖、位置信號濾波模塊和溫度測算模塊。其中光時域反射計裝配有光時域反射計探測光源。光時域反射計探測光源生成探測光，入射到入射光預處理裝置，對探測光的強度、準直性等性質(zhì)進行調(diào)整，此后經(jīng)過預處理的探測光入射到待測光纖，探測光在光纖內(nèi)與光纖介質(zhì)發(fā)生相互作用，產(chǎn)生瑞利散射光、菲涅爾反射光、拉曼散射光。位置信號濾波模塊對瑞利散射光進行分析處理，并發(fā)送至OTDR進行分析，得到光線的空間位置信息；溫度測算模塊對拉曼散射光新型分析處理，得到光纖的溫度信息。通過結(jié)合空間和溫度兩種信息，得到光纖的空間溫度分布，實現(xiàn)溫度傳感測量分析。整個系統(tǒng)的精度受限于0TDR，即整個OTDR光纖傳感測溫系統(tǒng)的精度達到±50cm。圖2為本實用新型的光頻域反射計(OFDR)的光纖傳感測溫系統(tǒng)原理圖，包括光頻域反射計11、探測光源2、光頻域反射計專用光源12、入射光預處理裝置3、待測光纖4、位置信號濾波模塊5和溫度測算模塊6。光頻域反射計專用光源12和探測光源2的出射光入射到入射光預處理裝置3，入射光預處理裝置3對兩束入射光進行耦合、準直、分光的預處理，此后入射光進入待測光纖4。入射到光纖內(nèi)的光與光纖發(fā)生相互反應，產(chǎn)生不同的光學效應，這些光學效應包括瑞利散射、菲涅爾反射、拉曼散射等。瑞利散射光和菲涅爾反射光入射到位置信號濾波模塊5，拉曼散射光入射到溫度測算模塊6。位置信號濾波模塊5對瑞利散射光和菲涅爾反射光進行濾波，位置信號濾波模塊將濾波后的光發(fā)送至與位置信號濾波模塊相連的光頻域反射計11，光頻域反射計11對光纖空間位置進行精密計算。溫度測算模塊6對拉曼散射光進行分析，得到光纖的溫度分布信息。結(jié)合溫度測算模塊和OFDR的探測結(jié)果，可以得到光纖不同位置的溫度分布結(jié)果，實現(xiàn)光纖傳感測溫。由于采用了 0FDR，將測量精度提高至±lcm。圖3為本實用新型一則較佳實施方式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。本實施例的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)包括探測光源2、0FDR專用光源12、光頻域反射計11、入射光預處理裝置3、待測光纖4、空間測算模塊5和溫度測算模塊6。本實施例中，入射光預處理、裝置3包括合波器31、單向器32和1X2光纖雙向I禹合器33 ;位置信號濾波模塊包括瑞利散射光濾波器51、菲涅爾發(fā)射光濾波器52 ;溫度測算模塊包括斯托克斯光濾波器61、反斯托克斯濾波器62、光電檢測器63和運算器64。光頻域反射計專用光源12和探測光源2的出射光入射到合波器31，從合波器31出射的I禹合光經(jīng)過單向器32后進入1X2光纖雙向I禹合器33,單向器用于防止后向散射光和反射光入射到激光器和0FDR。1X2光纖雙向耦合器的第一輸出端的出射光入射到待測光纖4，與光纖介質(zhì)相互反應，產(chǎn)生瑞利散射光、拉曼散射光和菲涅爾反射光，并沿I X 2光纖雙向I禹合器的第一輸出端反向進入1X2光纖雙向I禹合器,從1X2光纖雙向I禹合器第二輸出端進入光纖光柵窄帶反射濾波器7，經(jīng)過光纖光柵窄帶反射濾波器7去除雜散光后，僅剩下瑞利散射光、拉曼散射光和菲涅爾反射光進入解波分復用器8。解波分復用器8將瑞利散射光、拉曼散射光和菲涅爾反射光分離出來，進入對應的濾波器。拉曼散射光進入斯托克斯光濾波器61和反斯托克斯濾波器62，剩下斯托克斯光和反斯托克斯光進入光電檢測器63和運算器64進行運算，得到待測光纖各點的溫度信息。另一方面經(jīng)過瑞利散射濾波器51濾波后剩下的瑞利散射光和經(jīng)過菲涅爾反射光濾波器52濾波后剩下的菲涅爾反射光 進入光頻域反射計11，從而得到光纖的空間位置信息。結(jié)合測算得到的光纖空間位置和溫度分布結(jié)果，可得到光纖在不同位置的溫度分布。由于系統(tǒng)采用了光頻域反射計，使得整個系統(tǒng)的測量精度達到了 ±lcm。以上僅為本實用新型的較佳實施例，不能以此來限定本實用新型的范圍，本技術(shù)領域內(nèi)的一般技術(shù)人員根據(jù)本創(chuàng)作所作的均等變化，以及本領域內(nèi)技術(shù)人員熟知的改變，都應仍屬本實用新型涵蓋的范圍。
權(quán)利要求1.一種光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 用于分析光纖位置信息的光頻域反射計(U)、 負責產(chǎn)生用于探測溫度信息信號光的探測光源(2)、 負責產(chǎn)生用于探測空間位置信息信號光的光頻域反射計專用光源(12)、 用于將探測光源和光頻域反射計專用光源的出射光進行預處理的入射光預處理裝置(3)、 待測光纖(4)、 將包含光纖位置信息的光進行濾波的位置信號濾波模塊(5)、 利用光信號測算光纖溫度的溫度測算裝置(6)； 所述探測光源(2)和光頻域反射計專用光源(12)的出射光入射到所述入射光預處理裝置(3)，再入射到所述待測光纖(4)，從所述待測光纖(4)出射的光進入所述位置信號濾波模塊(5)然后進入光頻域反射計(11);從待測光纖(4)出射的光還進入所述溫度測算模塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述入射光預處理裝置(3)包括合波器(31)、單向器(32)和1X2光纖雙向耦合器(33)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)還包括用于去除所述待測光纖出射光中的雜散光的光纖光柵窄帶反射濾波器(J)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)還包括用于將所述光纖光柵窄帶反射濾波器(7 )的出射光解波分復用的解波分復用器(8 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述位置信號濾波模塊(5)包括瑞利散射光濾波器(51)和菲涅爾反射光濾波器(52)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度測算模塊(6)包括斯托克斯光濾波器(61)、反斯托克斯光濾波器(62)和檢測所述斯托克斯光濾波器、反斯托克斯光濾波器出射的斯托克斯光和反斯托克斯光的光電檢測器(63)和運算器(64)。
專利摘要本實用新型涉及一種光頻域反射計與光纖分布式傳感測溫整合系統(tǒng)，包括光頻域反射計(11)、探測光源(2)、光頻域反射計專用光源(12)、入射光預處理裝置(3)、待測光纖(4)、位置信號濾波模塊(5)和溫度測算模塊(6)。探測光源(2)和光頻域反射計專用光源(12)的出射光入射到入射光預處理裝置(3)再進入待測光纖(4)。入射光進入待測光纖(4)，產(chǎn)生不同的反射光和散射光，進入位置信號濾波模塊(5)和溫度測算模塊(6)，經(jīng)過位置信號濾波模塊(5)的出射光最后進入光頻域反射計(11)。通過光頻域反射計(11)和溫度測算模塊(6)分析計算出待測光纖各點的溫度分布。本實用新型采用了精度±1cm的光頻域反射計，提高了光纖傳感測溫系統(tǒng)的精度。
文檔編號G01K11/32GK202488461SQ20112056648
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者吳軍, 陳洋 申請人:深圳日海通訊技術(shù)股份有限公司