邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾年來，世界各地邊坡火災(zāi)事故頻發(fā)，已廣泛引起人們的高度重視。例如，2015 年1月2日下午，G3京臺高速公路1443公里處附近，衢州常山芳村出口附近的邊坡上出現(xiàn)火 情，火焰迫近柏油路面。據(jù)悉，這是此元旦假期發(fā)生在高速邊坡的第3起火災(zāi)。類似事件頻頻 發(fā)生，使得人們對邊坡測溫、預(yù)防災(zāi)難更加關(guān)注。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中雖然出現(xiàn)了少量的邊坡測溫系統(tǒng)，但是，普遍具有邊坡測溫不連續(xù)、不 精確以及不可靠等缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致無法對邊坡溫度進(jìn)行有效測量，難以保證邊坡安全狀態(tài)。 如何有效解決上述問題，是目前亟需解決的難點(diǎn)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)，可有 效解決上述問題。
[0005] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0006] 本實(shí)用新型提供一種邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)，包括:分布式光纖測溫系統(tǒng)、傳感 光纖和上位機(jī)；
[0007] 所述分布式光纖測溫系統(tǒng)包括:控制板、脈沖半導(dǎo)體激光器PLD、波分復(fù)用組件、定 標(biāo)光纖、第1光電檢測器APD、第2光電檢測器APD、信號放大器和采集板;所述傳感光纖包括 光纖跳線（1)和鎧裝多模光纖(2);
[0008] 其中，所述控制板的輸出端連接到所述脈沖半導(dǎo)體激光器PLD的輸入端;所述脈沖 半導(dǎo)體激光器PLD的輸出端連接到所述波分復(fù)用組件的輸入端;所述波分復(fù)用組件配置有 三個輸出端口，分別為光脈沖輸出端口、斯托克斯光輸出端口和反斯托克斯光輸出端口；所 述光脈沖輸出端口通過所述定標(biāo)光纖連接到所述光纖跳線（1)的一端，所述光纖跳線（1)的 另一端與布置于邊坡(3)的鎧裝多模光纖(2)的一端連接;所述斯托克斯光輸出端口的輸出 光路布置所述第1光電檢測器APD，所述反斯托克斯光輸出端口的輸出光路布置所述第2光 電檢測器APD;所述第1光電檢測器AH)和所述第2光電檢測器AH)的輸出端分別連接到所述 信號放大器的對應(yīng)輸入端口，所述信號放大器的輸出端連接到所述采集板的輸入端，所述 采集板的輸出端連接到所述上位機(jī)。
[0009] 其中，所述鎧裝多模光纖(2)采用以下結(jié)構(gòu)布置于被測溫的邊坡：
[0010] 邊坡的坡面采用加固體系進(jìn)行加固，將所述鎧裝多模光纖(2)附著在邊坡巖體表 面，并每隔設(shè)定距離，采用固定件進(jìn)行固定。
[0011]優(yōu)選的，還包括:開關(guān)電源;所述開關(guān)電源分別與所述控制板、所述信號放大器和 所述采集板的供電接口連接;所述控制板分別與所述脈沖半導(dǎo)體激光器PLD、所述第1光電 檢測器Aro和所述第2光電檢測器Aro的供電接口連接。
[0012] 優(yōu)選的，還包括:總控制器;所述總控制器分別與所述控制板和所述采集板連接。
[0013] 優(yōu)選的，所述波分復(fù)用組件為Raman 1 X3波分復(fù)用組件;所述第1光電檢測器APD 和所述第2光電檢測器APD均為含高壓驅(qū)動的光電雪崩二極管;所述光纖跳線（1)為FC-APC 多模光纖跳線;所述采集板為雙通道采集板;所述控制板為ATMEGA AU 1214型號單片機(jī)。
[0014] 優(yōu)選的，所述Raman IX 3波分復(fù)用組件由IX 3雙向耦合器和多光束干涉型高隔離 度的光學(xué)濾光片組成。
[0015] 優(yōu)選的，所述采集板的輸出端通過通信接口連接到所述上位機(jī)。
[0016] 優(yōu)選的，所述通信接口為USB通信接口、RS-232通信接口和/或網(wǎng)口。
[0017]優(yōu)選的，所述加固體系為：由鋼筋混凝土格構(gòu)梁和錨桿組成的結(jié)構(gòu)體系。
[0018]優(yōu)選的，在加固后的邊坡上，還設(shè)置抗滑粧和擋土墻支擋結(jié)構(gòu)。
[0019] 本實(shí)用新型提供的邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 提出了用分布式光纖溫度傳感器監(jiān)測邊坡安全狀況，在工程中將分布式光纖溫度 測量系統(tǒng)引入邊坡檢測，克服了傳統(tǒng)測量不連續(xù)、不精確、不可靠等缺點(diǎn)。它所進(jìn)行的測量 是沿光纖路徑的連續(xù)測量，可獲得邊坡縱橫截面的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，這一技術(shù)將完善邊坡檢 測的手段，提供大量新的病害有關(guān)的參數(shù)，為邊坡長期安全提供有力的保證。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本實(shí)用新型提供的邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施 例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023] 為克服傳統(tǒng)測量技術(shù)存在的相關(guān)缺陷，本實(shí)用新型將分布式光纖測溫系統(tǒng)應(yīng)用在 邊坡溫度的監(jiān)測中，提出了采用分布式光纖溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測邊坡安全狀況，在工程中 將分布式光纖測溫系統(tǒng)引入邊坡溫度檢測，其所進(jìn)行的測量是沿光纖路徑的連續(xù)測量，可 獲得邊坡縱橫截面的連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，這一技術(shù)完善了邊坡檢測的手段，提供大量新的病害 有關(guān)的參數(shù)，為保證邊坡的安全提供有力的保證。另外，采用光纖分布式測溫，還具有邊坡 測溫連續(xù)、精確以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
[0024] 具體的，結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提供一種邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)，包括:分布式光 纖測溫系統(tǒng)、傳感光纖和上位機(jī)；
[0025] 分布式光纖測溫系統(tǒng)包括:控制板、脈沖半導(dǎo)體激光器PLD、波分復(fù)用組件、定標(biāo)光 纖、第1光電檢測器APD、第2光電檢測器APD、信號放大器和采集板;傳感光纖包括光纖跳線1 和銷裝多模光纖2;
[0026] 其中，控制板的輸出端連接到脈沖半導(dǎo)體激光器PLD的輸入端;脈沖半導(dǎo)體激光器 PLD的輸出端連接到波分復(fù)用組件的輸入端;波分復(fù)用組件配置有三個輸出端口，分別為光 脈沖輸出端口、斯托克斯光輸出端口和反斯托克斯光輸出端口；光脈沖輸出端口通過定標(biāo) 光纖連接到光纖跳線1的一端，光纖跳線1的另一端與布置于邊坡3的鎧裝多模光纖2的一端 連接;斯托克斯光輸出端口的輸出光路布置第1光電檢測器APD，反斯托克斯光輸出端口的 輸出光路布置第2光電檢測器APD;第1光電檢測器Aro和第2光電檢測器Aro的輸出端分別連 接到信號放大器的對應(yīng)輸入端口，信號放大器的輸出端連接到采集板的輸入端，采集板的 輸出端連接到上位機(jī)。還包括:總控制器;總控制器分別與控制板和采集板連接。
[0027]鎧裝多模光纖2的布設(shè)方式為:地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，一般需要對坡面進(jìn)行特殊處 理，如采用鋼筋混凝土格構(gòu)梁和錨桿(索）組成的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行加固；采用抗滑粧和擋土墻 等支擋結(jié)構(gòu)。邊坡工程的加固效果是決定邊坡穩(wěn)定的重要因素之一。傳感光纖(光纜)在邊 坡表面布設(shè)方法具體為：間隔一定距離將光纖附著在巖體表面，并加以固定。為防止光纖受 粗顆粒介質(zhì)的切割而使光纖折斷，需在邊坡上鋪設(shè)外層有保護(hù)鋼絲的鎧裝多模光纖。
[0028]上述邊坡分布式光纖測溫系統(tǒng)的測溫原理為：
[0029] 由總控制器控制控制板和采集板同步工作，一方面，控制板控制脈沖半導(dǎo)體激光 器PLD產(chǎn)生具有一定重復(fù)頻率的脈沖并對所產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生一系列大功率光脈 沖;另一方面，總控制器向采集板提供同步脈沖，使其進(jìn)入數(shù)據(jù)采集狀態(tài)。
[0030] 對于脈沖半導(dǎo)體激光器PLD產(chǎn)生的光脈沖，傳輸?shù)讲ǚ謴?fù)用組件，波分復(fù)用組件采 用Raman 1 X 3波分復(fù)用組件，由1 X 3雙向耦合器和多光束干涉型高隔離度的光學(xué)濾光片組 成，因此，光脈沖經(jīng)過波分復(fù)用器的一個輸出端口輸出后、依次經(jīng)過定標(biāo)光纖、光纖跳線的 傳輸后，最后傳輸?shù)讲贾迷谶吰碌逆z裝多模光纖，并在鎧裝多模光纖各點(diǎn)產(chǎn)生后向散射光， 后向散射光傳輸?shù)讲ǚ謴?fù)用組件，通過波分復(fù)用組件的薄膜干涉濾光片，對后向散射光進(jìn) 行濾光，分別濾出斯托克斯光和反斯托克斯光;然后，斯托克斯光從波分復(fù)用組件的斯托克 斯光輸出端口輸出，進(jìn)入到第1光電檢測器APD;反斯托克斯光從波分復(fù)用組件的反斯托克 斯光輸出端口輸出，進(jìn)入到第2光電檢測器APD;第1光電檢測器APD和第2光電檢測器APD分 別將檢測到的光信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，得到對應(yīng)的電信號，并將電信號傳輸?shù)叫盘柗糯笃?進(jìn)行放大處理，將信號放大到采集板有效的采集范圍。
[0031] 此時(shí)，采集板將傳感光纖各點(diǎn)散射回來的光電信號進(jìn)行采集和存儲，