拉曼光纖測溫裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測溫裝置領域，尤其涉及一種采集光纖兩端拉曼散射的測溫裝置。
【背景技術】
[0002]對基于自發拉曼散射原理的分布式光纖測溫系統的研究始于20世紀70年代。與傳統的溫度傳感系統相比，分布式光纖拉曼測溫系統具有抗電磁干擾能力強、測量區域廣、穩定性好、成本低和布線容易等優點。目前，分布式光纖拉曼測溫系統以其獨特優勢已廣泛應用在國防、工業、公共安全等領域。
[0003]現有的拉曼測溫系統的工作原理為:激光器連續不斷地向傳感光纖中發射脈沖光，激光在光纖中傳輸過程中會發生拉曼散射，通過相關儀器對后向散射光進行數據采集。由于拉曼散射比較微弱，所以大都采用大量的疊加平均以提高采集數據的信噪比，然后再將平均后的數據送往數據處理器數據處理模塊進行處理計算，最終得出整條光纖沿線的溫度分布。
[0004]由于現有的方法只采集光纖中一個方向的散射光，并且需要大量數據進行平均運算，所以現有方法存在如下的缺陷和不足:1.光在光纖中傳播存在損耗，所以采集到的散射曲線呈指數衰減，其在光纖末端信號的強度明顯低于光纖前端的強度，末端的溫度曲線變化幅度很小，會增大測量結果誤差;2.只采集光纖一個方向的散射光，脈沖信號激光的能源利用率不高;3.平均運算需要大量的采集數據，只采集一個方向的散射光，效率低，溫度測量時間較長。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是實現一種可以采集光纖兩端的拉曼散射光，提升脈沖信號激光的能源利用率，且可以均衡光纖兩端采集到信號強度的拉曼光纖測溫裝置。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為:拉曼光纖測溫裝置，脈沖激光模塊發出的脈沖信號激光至環行器的輸入端，所述環行器的其中一個輸出端直接連接第一數據采集模塊，另一個輸出端經傳感光纖連接第二數據采集模塊，所述的傳感光纖上設有光纖布拉格光柵，所述的第一數據采集模塊和第二數據采集模塊將采集的數據傳輸送至數據處理模塊。
[0007]所述的脈沖激光模塊輸送同步觸發信號至第一數據采集模塊，輸送經延遲的同步觸發信號至第二數據采集模塊。
[0008]所述的脈沖激光模塊發射中心波長為1550nm的窄線寬脈沖激光。
[0009]所述的光纖布拉格光柵的反射中心波長為1550nm。
[0010]本實用新型的優點在于:
[0011]1、該裝置可以采集光纖兩端的拉曼散射光，提升了脈沖信號激光的能源利用率；
[0012]2、由于采集了光纖兩端的拉曼散射信號，所以可以均衡光纖兩端采集到的信號強度，減小測量結果誤差；
[0013]3、發射一個激光脈沖可以采集兩組拉曼散射數據用于平均，所以可以縮短測量時間。
【附圖說明】
[0014]下面對本實用新型說明書中每幅附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明:
[0015]圖1為拉曼光纖測溫裝置結構示意圖；
[0016]上述圖中的標記均為:1、脈沖激光模塊;2、第一數據采集模塊;3、環行器;4、傳感光纖;5、光纖布拉格光柵;6、第二數據采集模塊;7、數據處理模塊。
【具體實施方式】
[0017]本實用新型是一種采集光纖兩端拉曼散射的測溫裝置，該裝置可以采集光纖兩端的拉曼散射光，提升脈沖信號激光的能源利用率，并且可以均衡光纖兩端采集到的信號強度。而且，發射一個激光脈沖可以采集兩組拉曼散射數據用于平均，縮短了測量時間。
[0018]如圖1所示，測溫裝置包括脈沖激光模塊1、第一數據采集模塊2、環行器3、傳感光纖4、光纖布拉格光柵5(FBG)、第二數據采集模塊6和數據處理模塊7。脈沖激光模塊I通過環行器3連接傳感光纖4，脈沖激光模塊I發出的脈沖信號激光至環行器3的輸入端，環行器的其中一個輸出端直接連接第一數據采集模塊2，另一個輸出端經傳感光纖4連接第二數據采集模塊6，傳感光纖4上設有光纖布拉格光柵5，光纖布拉格光柵5設置在第二傳感光纖4的末端，第一數據采集模塊2和第二數據采集模塊6將采集的數據傳輸送至數據處理模塊7。
[0019]其中第一數據采集模塊和第二數據采集模塊均由波分復用器、光電探測器和數據采集卡依次連接封裝而成。
[0020]該裝置的具體工作流程為:脈沖激光模塊I發射波長為1550nm的脈沖信號激光經過環行器3進入傳感光纖4，同時給第一數據采集模塊2同步的數據采集觸發信號，并且經過延時傳輸給第二數據采集模塊6數據采集觸發信號。脈沖信號激光在第一傳感光纖4中產生的后向拉曼散射信號被光纖前端的第一數據采集模塊2采集，繼續向前傳播的1550nm激光遇到反射中心波長為1550nm的FBG(光纖布拉格光柵5)后反射回來，反射回來的激光在傳感光纖4中產生的后向拉曼散射信號被光纖末端的第二數據采集模塊6采集，兩個采集模塊采集的數據傳輸給數據處理模塊7分析，利用拉曼散射光時域反射技術得出光纖沿線的溫度分布O
[0021 ]基于上述拉曼光纖測溫裝置的測溫方法:
[0022]I)脈沖激光模塊I發出脈沖信號激光，同時給第一數據采集模塊2發送數據采集的觸發脈沖，給第二數據采集模塊6發送經延遲的數據采集的觸發脈沖;其中延遲時間為t =L/c，其中L為傳感光纖4長度，c為光在傳感光纖4中傳播的群速度，延時過程可以通過軟件編程實現，也可以通過其他方式實現。
[0023]2)第一數據采集模塊2和第二數據采集模塊6將數據傳輸送至數據處理模塊7;
[0024]3)數據處理模塊7將第二數據采集模塊6采集到的數據逆向排序，并與第一數據材料模塊采集到的數據疊加平均，得出拉曼原始數據；
[0025]4)對3)中得出的光纖沿線的拉曼原始數據進行計算處理，得到傳感光纖沿線的溫度分布數據，則測溫方法結束。
[0026]上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.拉曼光纖測溫裝置，其特征在于:脈沖激光模塊發出的脈沖信號激光至環行器的輸入端，所述環行器的其中一個輸出端直接連接第一數據采集模塊，另一個輸出端經傳感光纖連接第二數據采集模塊，所述的傳感光纖上設有光纖布拉格光柵，所述的第一數據采集模塊和第二數據采集模塊將采集的數據傳輸送至數據處理模塊。2.根據權利要求1所述的拉曼光纖測溫裝置，其特征在于:所述的脈沖激光模塊輸送同步觸發信號至第一數據采集模塊，輸送經延遲的同步觸發信號至第二數據采集模塊。3.根據權利要求1或2所述的拉曼光纖測溫裝置，其特征在于:所述的脈沖激光模塊發射中心波長為1550nm的窄線寬脈沖激光。4.根據權利要求3所述的拉曼光纖測溫裝置，其特征在于:所述的光纖布拉格光柵的反射中心波長為1550nm。
【專利摘要】本實用新型揭示了一種拉曼光纖測溫裝置，脈沖激光模塊發出的脈沖信號激光至環行器的輸入端，所述環形器的其中一個輸出端經第一傳感光纖連接第一數據采集模塊，另一個輸出端經傳感光纖連接第二數據采集模塊，所述的傳感光纖上設有光纖布拉格光柵，所述的第一數據采集模塊和第二數據采集模塊將采集的數據傳輸送至數據處理模塊。該裝置通過采集光纖兩端的拉曼散射光，提升脈沖信號激光的能源利用率，并且可以均衡光纖兩端采集到的信號強度。而且，發射一個激光脈沖可以采集兩組拉曼散射數據用于平均，縮短了測量時間。
【IPC分類】G01K11/32
【公開號】CN205280239
【申請號】CN201521003899
【發明人】劉沖沖, 鄒翔, 周瑞, 周正仙, 屈軍, 鄭賢鋒, 崔執風
【申請人】安徽師范大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月2日