光纖傳感系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光纖傳感系統(tǒng)。提出了一種用于用光纖傳感系統(tǒng)來檢測警報條件的方法。具有光源、光譜儀以及數(shù)據(jù)處理器的詢問器被用來執(zhí)行多個光纖傳感元件的快速掃描。根據(jù)由詢問器在第一掃描期間收集的攝譜數(shù)據(jù)針對每個光纖傳感元件計算第一環(huán)境參數(shù)并與第一閾值值相比較。如果第一環(huán)境參數(shù)值超過用于任何光纖傳感元件的第一閾值值，則快速掃描被中斷以執(zhí)行該光纖傳感元件的高分辨率慢速掃描。如果此高分辨率慢速掃描指示警報條件，則光纖傳感系統(tǒng)報告警報。
【專利說明】光纖傳感系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖傳感系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明一般地涉及光纖傳感系統(tǒng)，并且更具體地涉及使用光纖傳感元件進行的區(qū)域性火災(zāi)和過熱檢測系統(tǒng)。
[0003]光纖傳感器當(dāng)前在從施工現(xiàn)場至飛機機翼范圍的分布式系統(tǒng)中被用來測量大范圍的參數(shù)。一些此類傳感器包括壓力、應(yīng)變以及溫度傳感器，但是光纖一般可以用來測量可能與光纖傳感元件的物理狀態(tài)有關(guān)系的許多量。一些光纖溫度傳感器例如通過用干涉儀檢測光纖線股(strand)或線股段附近的周圍護套或之間的間隙的熱膨脹來進行操作。其他傳感器檢測參數(shù)的變化，諸如來自Raman反向散射的溫度和壓力。數(shù)據(jù)處理器使干涉儀讀數(shù)與光纖傳感元件的物理狀態(tài)的變化相關(guān)。
[0004]大多數(shù)光纖溫度傳感器包括光纖傳感元件和具有光源、光譜儀以及數(shù)據(jù)處理器的詢問器。該傳感元件由從詢問器延伸至傳感區(qū)域的光纖線股組成。在操作期間，詢問器沿著光纖傳感元件發(fā)射光。溫度變化改變傳感元件的物理狀態(tài)和因此的其光學(xué)特性。光譜儀和數(shù)據(jù)處理器評定這些差異以識別溫度變化。
[0005]現(xiàn)代溫度傳感器利用大范圍的光譜學(xué)和干涉測量學(xué)技術(shù)。這些技術(shù)大體上分成兩類:基于光纖布拉格光柵(FBG)的點或準(zhǔn)分布式傳感，以及基于Raman、Brillouin或Rayleigh散射的全分布式傳感器。光纖傳感元件的特定構(gòu)造根據(jù)傳感器系統(tǒng)所使用的光譜學(xué)的類型而變，但是所有光纖傳感器通過感測光纖傳感元件的物理狀態(tài)變化進行操作。例如，F(xiàn)BG傳感器通過感測布拉格波長的相對移位來確定溫度變化(AT) ( Δ λΒ/λΒ):
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖傳感系統(tǒng)的警報條件檢測方法，該警報條件檢測方法包括: 使用具有光源、光譜儀以及數(shù)據(jù)處理器的詢問器來執(zhí)行多個光纖傳感元件的快速掃描; 根據(jù)在快速掃描期間由詢問器收集的攝譜數(shù)據(jù)來計算用于每個光纖傳感元件的第一環(huán)境參數(shù)值； 將第一環(huán)境參數(shù)值與用于每個光纖傳感元件的第一閾值值相比較； 響應(yīng)于第一環(huán)境參數(shù)值超過第一閾值值而執(zhí)行當(dāng)前光纖傳感元件的高分辨率慢速掃描；以及 如果當(dāng)前光纖傳感元件的高分辨率慢速掃描指示警報條件，則報告警報。
2.權(quán)利要求1的警報條件檢測方法，其中，所述環(huán)境參數(shù)是溫度。
3.權(quán)利要 求2的警報條件檢測方法，其中，所述警報條件是火災(zāi)或過熱事件。
4.權(quán)利要求1的警報條件檢測方法,還包括: 根據(jù)在快速掃描期間由詢問器收集的攝譜數(shù)據(jù)來計算用于每個光纖傳感元件的第二環(huán)境參數(shù)值； 將第二環(huán)境參數(shù)值與用于每個光纖傳感元件的第二閾值值相比較；以及 響應(yīng)于第二環(huán)境參數(shù)值超過第二閾值值而執(zhí)行當(dāng)前光纖傳感元件的高分辨率慢速掃描。
5.權(quán)利要求4的警報條件檢測方法，其中，第二環(huán)境參數(shù)是自最后測量以來的環(huán)境參數(shù)值的變化。
6.權(quán)利要求1的警報條件檢測方法，還包括確定當(dāng)前光纖傳感元件上的警報條件的位置。
7.權(quán)利要求6的警報條件檢測方法，其中，確定警報條件的位置包括通過在高分辨率慢速掃描期間進行的渡越時間測量來識別從詢問器至警報條件的位置的距離。
8.權(quán)利要求6的警報條件檢測方法，其中，每個光纖傳感元件包括具有單個特性布拉格波長的多個光纖布拉格光柵(FBG)，并且其中，確定警報條件的位置包括識別警報條件的位置處的FBG的特性布拉格波長。
9.權(quán)利要求1的警報條件檢測方法，其中，第一閾值值被選擇成針對對應(yīng)于可能警報條件的第一環(huán)境參數(shù)值的范圍觸發(fā)高分辨率慢速掃描。
10.權(quán)利要求1的警報條件檢測方法，還包括周期性地執(zhí)行每個光纖傳感元件的高分辨率慢速掃描。
11.一種光纖傳感系統(tǒng),包括: 詢問器，具有光源和光譜儀； 多個光纖傳感兀件； 光學(xué)開關(guān)，被配置成順序地將詢問器連接到所述多個光纖傳感元件中的每一個；以及數(shù)據(jù)處理器，被配置成根據(jù)由光譜儀進行的從所述多個光纖傳感元件中的每一個反射的光的攝譜分析來計算環(huán)境參數(shù)值； 其中，所述數(shù)據(jù)處理器被配置成控制光學(xué)開關(guān)以便以快速掃描速率來掃描每個光纖傳感元件以計算粗略環(huán)境參數(shù)值，并且如果用于特定光纖傳感元件的粗略環(huán)境參數(shù)值超過第一閾值，則以慢速掃描速率來掃描該光纖傳感元件以計算精確環(huán)境參數(shù)值。
12.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器還被配置成如果精確環(huán)境參數(shù)值超過第二閾值，則報告警報。
13.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述環(huán)境參數(shù)值是溫度值，并且粗略環(huán)境參數(shù)值是粗略溫度值，并且精確環(huán)境參數(shù)值是精確溫度值。
14.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器還被配置成如果精確溫度值超過第二閾值，則報告火災(zāi)或過熱警報。
15.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述多個光纖傳感元件中的每一個包括具有不同單個布拉格波長的多個光纖布拉格光柵(FBG)。
16.權(quán)利要求15的光纖傳感系統(tǒng),其中，每個不同的單個布拉格波長與由光纖傳感兀件中的至少一個所感測的單個區(qū)相關(guān)聯(lián)。
17.權(quán)利要求15的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器還被配置成基于與每個環(huán)境參數(shù)值相關(guān)聯(lián)的位置處的FBG的不同的單個布拉格波長來識別該位置。
18.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)處理器被配置成基于從光纖傳感元件反射的光的渡越時間測量來識別與每個環(huán)境參數(shù)值相關(guān)聯(lián)的位置。
19.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器還被配置成如果自粗略環(huán)境參數(shù)的最后測量以來的粗略環(huán)境參數(shù)值的變化超過第三閾值，則以慢速掃描速率來掃描光纖傳感元件。
20.權(quán)利要求11的光纖傳感系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)處理器是詢問器的一部分。
【文檔編號】G01K11/32GK103454014SQ201310215735
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】K.F.貝爾, P.D.史密斯 申請人:基德科技公司