本實用新型涉及光纖光柵溫度測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
廣播短波發(fā)射機具有高頻、高壓、大功率等特點，其包括高前電子管、高末電子管、高末調(diào)諧調(diào)配電容等高頻器件以及變壓器、互感器、整流器等高壓器件。這些元器件在工作過程中會釋放大量的熱量，容易造成發(fā)射機內(nèi)部元器件的老化，影響使用壽命，甚至導(dǎo)致發(fā)射機存在一定的安全隱患，因此實際應(yīng)用中需要對廣播短波發(fā)射機的眾多發(fā)熱節(jié)點的溫度進行實時監(jiān)控和管理，確保設(shè)備的安全運行。
目前的測溫方法常常需要在設(shè)備停機的情況下進行，但是這種測量方式無法反應(yīng)發(fā)射機運行狀態(tài)下的溫度分布情況，此外也有采用紅外測溫設(shè)備或者無線測溫設(shè)備進行發(fā)射機內(nèi)部溫度的測量，但是這些測溫設(shè)備無法在發(fā)射機內(nèi)部高頻、高壓和強電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境下正常工作，因此測溫效果不佳，測量結(jié)果的精度也很難得到保證。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)，其能夠克服現(xiàn)有的測溫設(shè)備無法在發(fā)射機內(nèi)部高頻、高壓和強電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境下正常工作的問題，同時也能夠克服現(xiàn)有測溫設(shè)備的測溫效果不佳、測量精度不高等問題，并能及時發(fā)現(xiàn)發(fā)射機內(nèi)大功率元器件的溫度異常問題。
為了解決上述問題，本實用新型提供了一種用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)，其包括由光纖光柵傳感器組成的光纖光柵傳感器陣列、光分路盒、光路耦合器、掃描光源、同步控制單元、分光器、光電檢測信號放大器、光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀、遠程客戶端、服務(wù)器和報警器；其中，光纖光柵傳感器與光分路盒相連，用于產(chǎn)生與廣播短波發(fā)射機內(nèi)部測點相關(guān)的 拉曼散射光，所述內(nèi)部測點包括高周區(qū)、低周區(qū)、外圍區(qū)、控制面板、電源、高前電子管、高末電子管、高末調(diào)諧調(diào)配電容；光路耦合器連接于掃描光源的輸出端和分光器的輸入端，掃描光源的控制端連接同步控制單元的輸出端，所述同步控制單元的輸入端與服務(wù)器相連，其根據(jù)服務(wù)器發(fā)出的指令控制掃描光源同步產(chǎn)生激光，分光器接收并處理來自光路耦合器發(fā)出的信號，并將處理結(jié)果傳給光電檢測信號放大器，然后經(jīng)光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀進行解調(diào)，服務(wù)器或者遠程客戶端對來自光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀的信息進行分析處理，獲得相應(yīng)測點的實時溫度數(shù)據(jù)；服務(wù)器將所述實時溫度數(shù)據(jù)與所述發(fā)射機內(nèi)部測點預(yù)先設(shè)定的溫度閾值進行比較并控制報警裝置開啟或關(guān)閉。
進一步地，所述光纖光柵傳感器通過表面粘貼安裝方式進行安裝。
進一步地，所述光纖光柵傳感器陣列由16個相同規(guī)格的光纖光柵傳感器組成。
進一步地，所述光纖光柵傳感器的光柵中心波長為1528～1568nm，測量精度為±0.5℃。
本實用新型公開的用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
1、能夠在廣播短波發(fā)射機強電磁干擾的環(huán)境下正常的工作，靈敏度高，測量精度高，適于遠程監(jiān)控。
2、光纖光柵傳感器采用光波的形式進行測量和傳輸，具有體積小、重量輕、傳輸損耗小、不受電磁場干擾的優(yōu)點。光纖光柵傳感器的零偏值不漂移，保證了整個測溫系統(tǒng)的精度和重復(fù)性。
3、該測溫系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測發(fā)射機內(nèi)部大功率元器件的溫度，并且服務(wù)器通過將獲得的實時溫度數(shù)據(jù)與各個元器件預(yù)先設(shè)定的溫度閾值進行比較，判斷其是否存在異常，并通過報警裝置告知用戶，從而減小廣播短波發(fā)射機的安全隱患。
附圖說明
附圖說明書
圖1為本實用新型用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的 是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。
光纖光柵傳感器是光纖光柵溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，其溫度敏感元件是光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)。FBG是利用摻雜(如鍺、磷等)光纖的光敏特性，通過紫外光照射工藝使外界入射光子和光纖內(nèi)的摻雜粒子相互作用，導(dǎo)致纖芯折射率沿光纖軸向周期性的永久性變化，在纖芯內(nèi)形成空間相位光柵，當(dāng)寬帶光在FBG中傳輸時，只有滿足Bragg條件波長的光才能反射回來，其余的波長的光可以無損耗的透過。FBG的反射中心波長λB隨折射率neff和光柵周期Λ的改變而改變：
λB＝2neffΛ
當(dāng)外界溫度變化時，熱膨脹效應(yīng)會引起光柵周期Λ變化，熱光效應(yīng)也會引起折射率neff變化，中心波長與溫度的關(guān)系如下：
ΔλB/λB＝(α+ζ)ΔT
其中，α為光纖的熱膨脹系數(shù)，ζ為光纖的熱光系數(shù)。通常，在1550nm窗口，中心波長的溫度系數(shù)約為10.3pm/℃。待測物體的溫度變化會引起FBG的反射中心波長的變化，因此可以通過監(jiān)測FBG的反射波長實現(xiàn)對待測物體的溫度監(jiān)測。
本實用新型正是利用上述光纖光柵傳感器測溫原理搭建一種能夠?qū)崟r監(jiān)測廣播短波發(fā)射機內(nèi)部元器件的溫度的光纖光柵測溫系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作進一步說明。
如圖1所示，為解決現(xiàn)有溫度測量裝置容易受到廣播短波發(fā)射機內(nèi)部高頻、強電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境的影響，測溫效果不佳，測量結(jié)果的精度很難得到保證的問題，本實用新型提供了一種用于廣播短波發(fā)射機的光纖光柵測溫系統(tǒng)，該測溫系統(tǒng)包括由光纖光柵傳感器組成的光纖光柵傳感器陣列、光分路盒1、光路耦合器2、掃描光源3、同步控制單元4、分光器5、光電檢測信號放大器6、光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀7、遠程客戶端8、服務(wù)器9和報警器10。其中，光纖光柵傳感器與光分路盒相連，用于產(chǎn)生與廣播短波發(fā)射機內(nèi)部測點相關(guān)的拉曼散射光，在本實用新型的優(yōu)選實施例中，發(fā)射機內(nèi)部測點包括高周區(qū)、低周區(qū)、外圍區(qū)、控制面板、電源、高前電子管、高末電子管、高末調(diào)諧調(diào)配電容等。光路耦合器2連接于掃描光源3的輸出端和分光器5的輸入端，用于將掃描光源3產(chǎn)生的激光耦合至光纖光柵傳感器陣列中，并將光纖光柵傳感器產(chǎn)生的拉曼散射光耦合至分光器5中，掃描光源3的控制端連接同步控制單元4的輸出端，所述同步控制單元4的輸入端連接服務(wù)器9，其根據(jù)服務(wù)器9發(fā)出的指令控制掃描光源3同步產(chǎn)生激光，分光器5接收并處理來自光路耦合器2發(fā)出的信號，并將處理結(jié)果傳給光電檢測 信號放大器6，后經(jīng)光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀7進行解調(diào)，服務(wù)器9或者遠程客戶端8對來自光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀7的信息進行分析處理，獲得相應(yīng)測點的實時溫度數(shù)據(jù)。
以下結(jié)合附圖1對本實用新型的工作過程作進一步說明。以500KW廣播短波發(fā)射機為例，為了獲得發(fā)射機內(nèi)部關(guān)鍵發(fā)射元件的溫度實時數(shù)據(jù)，該實施例中選用16個相同規(guī)格的光纖光柵傳感器，其光柵中心波長為1528至1568nm，測量精度為±0.5℃，采用表面粘貼或者捆綁安裝方式；光分路盒為1*16均分光分路盒。16個光纖光柵傳感器通過表面粘貼方式安裝在高周區(qū)、低周區(qū)、外圍區(qū)、控制面板、電源、高前電子管、高末電子管、高末調(diào)諧調(diào)配電容上。啟動測溫系統(tǒng)后，在同步控制單元4的觸發(fā)下，掃描光源3產(chǎn)生一大電流脈沖，該脈沖驅(qū)動半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生大功率的光脈沖，并注入激光器尾纖中，從激光器尾纖輸出的光脈沖經(jīng)過光路耦合器2后進入光分路盒1，然后進入16個規(guī)格相同的光纖光柵傳感器中。當(dāng)激光在光纖中發(fā)生散射后，攜帶有溫度信息的拉曼散射光將返回到光路耦合器2中，光路耦合器2不但可以將掃描光源3產(chǎn)生的激光脈沖直接耦合至光纖光柵傳感器中，而且還可以將散射回來的不同于發(fā)射波長的拉曼散射光耦合至分光器5中。分光器5分別濾出Stokes光和Anti-Stokes光，兩路光信號經(jīng)過光電檢測信號放大器6進行光電轉(zhuǎn)換和放大，然后傳遞給光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀7進行解調(diào)，服務(wù)器9或者遠程客戶端8對來自光纖光柵傳感器智能解調(diào)儀7的信息進行分析處理，獲得相應(yīng)測點的實時溫度數(shù)據(jù)。服務(wù)器9將實時監(jiān)測的溫度數(shù)據(jù)與各個元器件預(yù)先設(shè)定的溫度閾值進行比較，當(dāng)某個元器件的實時溫度超過設(shè)定的溫度閾值時，服務(wù)器9發(fā)出指令控制報警裝置10報警。
以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，這些簡單修改均屬于本實用新型的保護范圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。