專利名稱：一種基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng)，屬于光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
基于電纜和無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)那缶葓?bào)警系統(tǒng)，當(dāng)危險(xiǎn)發(fā)生，斷電將導(dǎo)致信號(hào)中斷，對(duì)營(yíng)救工作造成困難。比如采用RFID對(duì)井下人員實(shí)現(xiàn)跟蹤的方法，讀卡器設(shè)在礦井井口處或其它井下的關(guān)鍵通道口，使用射頻卡(RFID)讀取的方法對(duì)下井人員進(jìn)行記錄跟蹤。這種方法存在如下問題，標(biāo)識(shí)卡有效工作時(shí)間短，在高速條件下定位人員漏檢率較高，由于井下無(wú)線電傳播信道的復(fù)雜性和非線性使得這種卡的定位精度低，而且如果發(fā)生事故，斷電就 會(huì)導(dǎo)致信號(hào)中斷，因?yàn)槿狈煽壳缶刃畔?，搶險(xiǎn)救災(zāi)、安全救護(hù)的效率很低。光纖Bragg光柵監(jiān)測(cè)到的信息通過光信號(hào)傳播,具有抗電磁干擾能力(EMI)和在易燃易爆場(chǎng)合的本征安全性，因此采用基于光纖Bragg光柵的報(bào)警器，不僅可克服電磁干擾，適用于易燃易爆等工業(yè)環(huán)境，更重要的是能克服對(duì)電的依賴，斷電不影響報(bào)警器工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位的方法，采用基于光纖Bragg光柵的報(bào)警器，不僅可克服電磁干擾，適用于易燃易爆等工業(yè)環(huán)境，更重要的是能克服對(duì)電的依賴，斷電不影響報(bào)警器工作。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是系統(tǒng)包括由光纖Bragg光柵報(bào)警器串I、信號(hào)處理裝置2以及報(bào)警裝置3 ;光纖Bragg光柵報(bào)警器串I安裝于控制室外，通過光纜10的一端和信號(hào)處理裝置2連接，信號(hào)處理裝置2和報(bào)警裝置3連接，信號(hào)處理裝置2和報(bào)警裝置3安裝于控制室內(nèi)。所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串I由多個(gè)光纖Bragg光柵的報(bào)警器通過光纜10連接而成；所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串I采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過光纜10的兩端和信號(hào)處理裝置2連接；所述的多個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器中相鄰的光纖Bragg光柵報(bào)警器之間接入耦合器17。本實(shí)用新型的有益效果是I、光纖Bragg光柵信號(hào)靠光纜傳輸,監(jiān)測(cè)到的信息通過光信號(hào)傳播,斷電時(shí)仍然可以正常工作，且具有抗電磁干擾能力(EMI)和在易燃易爆場(chǎng)合的本征安全性，因此采用光纖Bragg光柵按鈕作為傳感器，不必對(duì)電依賴，可克服電磁干擾，適用于井下等易燃易爆的工業(yè)環(huán)境。2、采用的是反射式傳感器，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)，兩端均有接口可以接入測(cè)量，增加了系統(tǒng)的冗余性。3、本實(shí)用新型還加入了耦合器部分，耦合器的最大特點(diǎn)是使新線路插入方便，使用靈活。[0011]4、本實(shí)用新型使用范圍較廣，可用于煤礦井下等高危場(chǎng)合。

圖I為本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中光纖Bragg光柵報(bào)警器串的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型耦合器連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型光纖Bragg光柵報(bào)警器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型等強(qiáng)度懸臂梁的工作示意圖。圖中1_光纖Bragg光柵報(bào)警器串，2-信號(hào)處理裝置，3-報(bào)警裝置，4_靜態(tài)梁，5-玻璃蓋，6-光纖Bragg光柵1，7-按鈕，8-定軸，9-固定螺絲，10_光纜，11_盒子，12-光
纖Bragg光柵11 13-等強(qiáng)度懸臂梁，14-鐵絲圈，15-彈簧，16-底座，17-耦合器，18-光纖
Bragg光柵111, ;B、E為光連接器，A為斷點(diǎn)，C、D為疑似斷點(diǎn)，d為懸臂梁下降量。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，以方便技術(shù)人員理解。基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng)，不僅可克服電磁干擾，適用于易燃易爆等工業(yè)環(huán)境，更重要的是能克服對(duì)電的依賴，斷電不影響報(bào)警器工作；系統(tǒng)包括由多個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器組成的光纖Bragg光柵報(bào)警器串I、信號(hào)處理裝置2以及報(bào)警裝置3 ;光纖Bragg光柵報(bào)警器串I安裝于控制室外，通過光纜10的一端和信號(hào)處理裝置2連接，信號(hào)處理裝置2和報(bào)警裝置3連接，信號(hào)處理裝置2和報(bào)警裝置3安裝于控制室內(nèi)。在使用時(shí)第一步、如圖I所示首先安裝裝置；如圖2所示所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串I由多個(gè)光纖Bragg光柵的報(bào)警器通過和各個(gè)光纖Bragg光柵的報(bào)警器的光柵連接的光纜10連接而成。第二步、裝置安裝好了以后，出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，啟動(dòng)光纖Bragg光柵報(bào)警器串I中的某一個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器，發(fā)出光信號(hào)，通過光纜10傳遞到控制室內(nèi)的信號(hào)處理裝置2中。普通結(jié)構(gòu)只需要接入光纜10 —端就可以測(cè)出所有傳感器的波長(zhǎng)變化，但這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是一旦出現(xiàn)斷點(diǎn)，就會(huì)造成斷點(diǎn)之后的傳感器均不能測(cè)量。假設(shè)只接入光纜10 —
端，正常情況下光纖Bragg光柵1 6和光纖Bragg光柵11 12的波長(zhǎng)變化均可測(cè)出，但若圖中
A點(diǎn)斷開,則只能測(cè)到光纖Bragg光柵1 6的波長(zhǎng)變化,而光纖Bragg光柵H 12的波長(zhǎng)變化則測(cè)不到。如圖3所示所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串中采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過光纜10的兩端和信號(hào)處理裝置連接；圖中光纜10兩端均為接入端。[0026]采用環(huán)終拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將光纜10的兩端都接入，正常情況下，光纖Bragg光柵1 6
和光纖Bragg光柵11 12的波長(zhǎng)變化都可以得到，同時(shí)，一旦出現(xiàn)斷點(diǎn)，如A點(diǎn)斷開，從光纜
10左端能測(cè)到光纖Bragg光柵1 6的波長(zhǎng)值，從光纜10右端能測(cè)到光纖Bragg光柵11 12的波長(zhǎng)值，從而提高了系統(tǒng)的冗余性。第三步、通過信號(hào)處理裝置2對(duì)光信號(hào)的處理，判斷出現(xiàn)危險(xiǎn)的準(zhǔn)確位置，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置3，完成報(bào)警功能。同時(shí)為了檢修方便，我們?cè)诙鄠€(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器中相鄰的光纖Bragg光柵
報(bào)警器之間接入耦合器17，如圖4所示當(dāng)圖中光纖Bragg光柵11 12與光纖Bragg光柵111
18中間出現(xiàn)斷路，而我們又不能確定斷點(diǎn)是D點(diǎn)還是C點(diǎn)的時(shí)候，只需要將檢測(cè)的儀器直接接入耦合器的另一個(gè)接入端，如圖中的B點(diǎn)，就可以檢測(cè)耦合器右邊線路的通暢度，從而得
出斷點(diǎn)位置。如果發(fā)現(xiàn)D點(diǎn)出現(xiàn)問題，可以將光纖Bragg光柵11 12接到B點(diǎn)，若出問題的
是C點(diǎn)，則可把光纖Bragg光柵111 18接到E點(diǎn)，而不用重新將整個(gè)線路進(jìn)行調(diào)整，在整個(gè)系統(tǒng)裝上耦合器，就可以達(dá)到插入方便，使用靈活的目的。為了更好地實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的功能，本實(shí)用新型還提出了一種光纖Bragg光柵報(bào)警器。如圖5所不所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器包括靜態(tài)梁4,玻璃蓋5,光纖Bragg光
柵1 6，按鈕7，定軸8，固定螺絲9，光纜10，盒子11，光纖Bragg光柵11 12，等強(qiáng)度懸臂梁13，
鐵絲圈14，彈簧15，底座16 ;按鈕7與等強(qiáng)度懸臂梁13的受力端上端相連，等強(qiáng)度懸臂梁13的下端與彈簧15相連，定軸8位于按鈕7下方，彈簧15內(nèi)部，不與按鈕7和彈簧15接觸，在彈簧15上安裝了一個(gè)鐵絲圈14，底座16與定軸8相連，底座16上方凸出一個(gè)掛鉤狀結(jié)構(gòu)，等強(qiáng)度懸臂梁13的固定端用固定螺絲9固定在靜態(tài)梁13上，沿等強(qiáng)度懸臂梁13上
表面的中心線粘貼光纖Bragg光柵1 b沿下表面的中心線粘貼光纖Bragg光柵11 12，光纖
Bragg光柵1 6和光纖Bragg光柵11 12通過光纜10連接并且弓I出盒子11外，整個(gè)裝置封裝在有玻璃蓋5的盒子11中。報(bào)警定位系統(tǒng)完成裝配以后當(dāng)危險(xiǎn)來臨時(shí)，按壓按鈕7，等強(qiáng)度懸臂梁13下降，迫使彈簧15壓縮旋轉(zhuǎn)，鐵絲圈14隨著彈簧15旋轉(zhuǎn)下降至底座16的掛鉤下方；壓力消失后，彈簧在自身推力作用下向上升，鐵絲圈14正好套在掛鉤內(nèi)卡住，使整個(gè)彈簧15被迫停止上升；此時(shí)產(chǎn)生的壓力通過按鈕7傳遞給等強(qiáng)度懸臂梁13，使等強(qiáng)度懸臂梁13產(chǎn)生撓度變
化，從而引起光纖Bragg光柵1 6、光纖Bragg光柵11 12波長(zhǎng)位移變化；由于每個(gè)光纖Bragg
光柵的初始波長(zhǎng)都不同，信號(hào)處理裝置2可以根據(jù)波長(zhǎng)變化判定出發(fā)出報(bào)警的報(bào)警器的具體位置，然后傳遞給報(bào)警系統(tǒng)3，向外界報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警定位；當(dāng)危險(xiǎn)解除后，再次按壓按鈕7，彈簧15壓縮旋轉(zhuǎn)，鐵絲圈14再次隨著彈簧15下降旋轉(zhuǎn)，從掛鉤中移出，壓力消失后，彈簧15在自身推力作用下旋轉(zhuǎn)上升，回到原位。如圖6所示所述的等強(qiáng)度懸臂梁13測(cè)量原理是當(dāng)?shù)葟?qiáng)度懸臂梁13受力彎曲時(shí)，上表面的拉伸應(yīng)變?yōu)棣牛卤砻娴睦鞈?yīng)變?yōu)開ε，由于兩光柵處于同一溫度場(chǎng)，應(yīng)變信號(hào)ε和溫度變化T的關(guān)系可表示為
權(quán)利要求1.一種基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng)，其特征在于包括光纖Bragg光柵報(bào)警器串(I)、信號(hào)處理裝置(2)以及報(bào)警裝置(3)三部分組成；光纖Bragg光柵報(bào)警器串(I)安裝于控制室外，通過光纜(10 )的一端和信號(hào)處理裝置(2 )連接，信號(hào)處理裝置(2 )和報(bào)警裝置(3 )連接，信號(hào)處理裝置(2 )和報(bào)警裝置(3 )安裝于控制室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng),其特征在于所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串(I)由多個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器通過光纜(10)連接構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng),其特征在于所述的光纖Bragg光柵報(bào)警器串(I)采用環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過光纜(10)的兩端和信號(hào)處理裝置連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng),其特征在于所述的多個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器中相鄰的光纖Bragg光柵報(bào)警器之間接入耦合器(17)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于光纖Bragg光柵的報(bào)警定位系統(tǒng)，屬于光電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，系統(tǒng)包括多個(gè)光纖Bragg光柵報(bào)警器串、信號(hào)處理裝置以及報(bào)警裝置三部分組成；光纖Bragg光柵報(bào)警器串通過光纜和信號(hào)處理裝置連接，信號(hào)處理裝置和報(bào)警裝置連接。本實(shí)用新型采用光纖Bragg光柵按鈕作為傳感器，不必對(duì)電依賴，可克服電磁干擾，尤其適用于井下等易燃易爆的工業(yè)環(huán)境。
文檔編號(hào)G08B25/00GK202650207SQ20122007335
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月1日
發(fā)明者許曉平, 楊釗, 李川 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)