高空間分辨率的光纖測溫帶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的高空間分辨率光纖測溫帶包括上覆壓鏈帶，下覆壓鏈帶，彼此間隔的光纖繞輪和測溫光纖，測溫光纖環(huán)繞在彼此間隔的光纖繞輪上，上覆壓鏈帶和下覆壓鏈帶分別覆壓在光纖繞輪的上下兩面，并通過螺桿和螺帽與光纖繞輪緊固。該測溫帶結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高、易于安裝，可解決分布式光纖拉曼溫度傳感器空間分辨率較低的問題，可實現(xiàn)厘米級的高空間分辨率，適用于發(fā)動機艙、發(fā)電機內(nèi)部溫度分布檢測，液體層精密溫度分布分析等需要高空間分辨率分布溫度檢測的領(lǐng)域。
【專利說明】高空間分辨率的光纖測溫帶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖溫度傳感器，特別是一種與分布式光纖拉曼溫度傳感器結(jié)合使用的高空間分辨率光纖測溫帶。
【背景技術(shù)】
[0002]分布光纖溫度傳感器系統(tǒng)是一種用于實時測量空間溫度場分布的傳感器系統(tǒng)，在系統(tǒng)中光纖既是傳輸媒體也是傳感媒體。分布式光纖拉曼溫度傳感器利用光纖的喇曼光譜效應(yīng)，光纖所處空間各點溫度場調(diào)制了光纖中傳輸?shù)墓廨d波，經(jīng)解調(diào)后，將空間溫度場的信息實時顯示出來。它是一個特殊的光纖通信系統(tǒng)；利用光纖的光時域的反射(Optical timedomain reflection簡稱OTDR)技術(shù)，由光纖中光的傳播速度和背向光回波的時間,對所測溫度點定位，它又是一個典型的光纖激光溫度雷達系統(tǒng)。分布式光纖拉曼溫度傳感器可以在線實時預(yù)報現(xiàn)場的溫度和溫度變化的取向，在線監(jiān)測現(xiàn)場溫度的變化，在一定的溫度范圍設(shè)置報警溫度，是一種本征安全型的線型感溫探測器，已在電力工業(yè)、石化企業(yè)、大型土木工程和在線災(zāi)害監(jiān)測等領(lǐng)域成功地應(yīng)用。
[0003]典型的分布式光纖拉曼溫度傳感器一般采用激光脈沖作為泵蒲信號，用反斯托克斯拉曼散射光作為測量溫度信號通道，斯托克斯拉曼散射光作為測量溫度參考通道?？臻g分辨率是分布式光纖拉曼溫度傳感器的一個重要指標(biāo)，它是指系統(tǒng)測溫光纖的最小感溫長度，具體可表述為:當(dāng)某一段測溫光纖處于溫度階躍變化時，測溫光纖的溫度響應(yīng)曲線由10%上升到90%時所對應(yīng)的響應(yīng)距離?？臻g分辨率主要由泵蒲激光脈沖寬度、探測系統(tǒng)的帶寬以及激光在光纖中的色散所決定。目前，進入實際應(yīng)用的分布式光纖拉曼溫度傳感器的空間分辨率絕大數(shù)處于1-3米范圍，但在某些應(yīng)用領(lǐng)域(如:發(fā)動機艙、發(fā)電機內(nèi)部溫度分布檢測，液體層精密溫度分布分析等)需要用到高達厘米級的溫度空間分辨率，這就對測溫系統(tǒng)的空間分辨率提出更高的要求。雖然，厘米級空間分辨率的分布式光纖拉曼溫度傳感器在文獻報道中可通過壓窄泵蒲激光脈沖脈寬(〈Ins)、采用高靈敏高響應(yīng)速度的探測系統(tǒng)(如超導(dǎo)納米單光子探測系統(tǒng))在短距離(十幾米)內(nèi)實現(xiàn)，但實現(xiàn)的成本極高，可靠性差，需采用體積龐大的液氦制冷系統(tǒng)，目前主要還處于實驗研究階段，難以在實際應(yīng)用場合使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高的高空間分辨率光纖測溫帶，其與目前市場上的分布式光纖拉曼溫度傳感器結(jié)合使用，可以實現(xiàn)厘米級的分布測溫空間分辨率，以滿足市場的需要。
本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶包括上覆壓鏈帶，下覆壓鏈帶，彼此間隔的光纖繞輪和測溫光纖，測溫光纖環(huán)繞在彼此間隔的光纖繞輪上，上覆壓鏈帶和下覆壓鏈帶分別覆壓在光纖繞輪的上下兩面，并通過螺桿和螺帽與光纖繞輪緊固。
[0005]本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶鋪設(shè)在測溫現(xiàn)場，在工作時需接入相應(yīng)的分布式光纖拉曼溫度傳感器檢測系統(tǒng)，光纖測溫帶中的測溫光纖既是傳輸介質(zhì)又是傳感介質(zhì)。光纖繞輪彼此所留的間隔，以便于彎曲，方便各種測溫現(xiàn)場的安裝為宜。彼此間隔的光纖繞輪的個數(shù)n，I < η < Α/Β，Α和B分別為與該高空間分辨率的光纖測溫帶連接使用的分布式光纖拉曼溫度傳感器系統(tǒng)的最大測溫光纖長度和原有空間分辨率。
[0006]本發(fā)明中，所述的測溫光纖可以是光通信用的多模光纖或單模光纖，也可以是各類特制的測溫光纖。為了防止光纖繞圈時產(chǎn)生的彎曲損耗，當(dāng)采用多模光纖，則光纖繞輪的繞圈直徑大于I厘米。當(dāng)采用單模光纖，則光纖繞輪的繞圈直徑大于2厘米。
[0007]本發(fā)明中，所述的上覆壓鏈帶和下覆壓鏈帶均采用類似表帶的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。
[0008]為保證對測溫光纖良好的傳熱性，本發(fā)明中的上覆壓鏈帶，下覆壓鏈帶，光纖繞輪，螺桿和螺帽應(yīng)采用導(dǎo)熱良好的材料制造，比如金屬。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶通過對測溫光纖在繞輪上繞圈的方式大大提高了分布式光纖拉曼溫度傳感器的空間分辨率，可獲得厘米級的高空間分辨率，拓寬了分布式光纖拉曼溫度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域。該高空間分辨率光纖測溫帶結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性高，可方便地應(yīng)用于實際施工現(xiàn)場。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是高空間分辨率光纖測溫帶的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是采用高空間分辨率光纖測溫帶的分布式光纖拉曼溫度傳感器的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明。
[0013]參照圖1，本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶包括上覆壓鏈帶2，下覆壓鏈帶5，彼此間隔的光纖繞輪3和測溫光纖4，測溫光纖4環(huán)繞在彼此間隔的光纖繞輪3上，上覆壓鏈帶2和下覆壓鏈帶5分別覆壓在光纖繞輪3的上下兩面，并通過螺桿6和螺帽I與光纖繞輪3緊固。
[0014]本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶在實際應(yīng)用中需結(jié)合分布式光纖拉曼溫度傳感器檢測系統(tǒng)來使用，在工作時只需將該高空間分辨率光纖測溫帶取代分布式光纖拉曼溫度傳感器的測溫光纖即可，其工作原理圖如圖2所示。激光驅(qū)動器驅(qū)動激光二極管發(fā)出脈沖泵蒲激光經(jīng)光纖雙向耦合器和取樣環(huán)進入本發(fā)明的高空間分辨率光纖測溫帶，光波分復(fù)用器接收從雙向耦合器返回的背向散射光將其分解為斯托克斯和反斯托克斯喇曼背向散射光并分別送給兩路雪崩光電二極管光電接收器(APD)。信號處理器對兩路光電接收器送出的模擬電信號進行逐點采集，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給計算機進行數(shù)據(jù)處理、解調(diào)、定標(biāo)，最終恢復(fù)出測溫光纖上的溫度信息。在溫度解調(diào)處理過程中，反斯托克斯喇曼散射光作為測量溫度信號通道，斯托克斯喇曼散射光作為測量溫度參考通道。系統(tǒng)的測溫表達式為:
【權(quán)利要求】
1.高空間分辨率的光纖測溫帶，其特征是包括上覆壓鏈帶(2)，下覆壓鏈帶(5)，彼此間隔的光纖繞輪(3)和測溫光纖(4)，測溫光纖(4)環(huán)繞在彼此間隔的光纖繞輪(3)上，上覆壓鏈帶(2)和下覆壓鏈帶(5)分別覆壓在光纖繞輪(3)的上下兩面，并通過螺桿(6)和螺帽Cl)與光纖繞輪(3)緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空間分辨率的光纖測溫帶，其特征是彼此間隔的光纖繞輪(3)的個數(shù)n，I < η < A/B, A和B分別為與該高空間分辨率的光纖測溫帶連接使用的分布式光纖拉曼溫度傳感器系統(tǒng)的最大測溫光纖長度和原有空間分辨率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空間分辨率的光纖測溫帶，其特征是測溫光纖(4)為光通信用的多模光纖或單模光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高空間分辨率的光纖測溫帶，其特征是上覆壓鏈帶(2)和下覆壓鏈帶(5)均為鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G01K11/32GK103822733SQ201410106690
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】余向東, 張在宣, 金尚忠, 王劍鋒, 劉紅林, 張淑琴 申請人:中國計量學(xué)院