專利名稱：一種基于碼分otdr的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及長距離分布式的溫度檢測，具體是一種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。
背景技術(shù)：
分布式光纖傳感器系統(tǒng)(DistributedOptical Fiber Raman TemperatureSensor，簡稱DTS)發(fā)明于八十年代中期。十多年來，技術(shù)日趨成熟，國內(nèi)外研制了產(chǎn)品并開始應(yīng)用于油庫、油輪、危險品倉庫、冷庫、大型貨輪、軍火庫等溫度報警；各種大、中型變壓器、發(fā)電機組的溫度分布測量，熱保護和故障診斷；地下和架空高壓電力電纜的熱檢測與監(jiān)控；火力發(fā)電所的配管溫度、供熱系統(tǒng)的管道、輸油管道的熱點檢測；化工原料、照相材料及油料生產(chǎn)過程在線動態(tài)檢測；高層建筑、智能大廈、橋梁、高速公路等在線動態(tài)檢測；航空、航天飛行器的在線動態(tài)檢測。這些應(yīng)用已成為光纖傳感技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢。
DTS采用光纖作傳感元件，而不是采用傳統(tǒng)的溫度感應(yīng)元件，最大優(yōu)點是允許在單一傳感器上進行數(shù)千點的溫度監(jiān)測。其工作原理是基于光時域反射技術(shù)(Optical TimeDomain Reflectometry,簡稱OTDR),這一技術(shù)原理是當脈沖光源傳輸經(jīng)過一光纖時,在光纖中將發(fā)生散射。散射方向任意，包括返回到光源的方向(后向拉曼散射)。當光纖處的環(huán)境溫度發(fā)生改變時，后向散射光的光強會發(fā)生變化，因此，通過測量返回的散射光強即可確定光纖附近的環(huán)境溫度狀況。基于拉曼散射的分布式光纖測溫系統(tǒng)是目前世界上最先進、最有效的連續(xù)分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)。它能夠?qū)崟r準確的監(jiān)測光纖周圍的溫度的變化。但是在長距離監(jiān)測系統(tǒng)中，由于拉曼散射的光信號很微弱，很容易被噪聲信號淹沒，影響了監(jiān)測的性能和范圍。因此為了實現(xiàn)長距離的監(jiān)測，以往的辦法是提高脈沖光源的輸出功率，但這種做法會大大的增加成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，如脈沖光的功率有限，再加上成本的考慮，而提供一種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。本實用新型是在傳統(tǒng)的測溫方案基礎(chǔ)上在脈沖光源上利用255位S編碼(simplex codes)技術(shù)，將編碼后的脈沖光信號進入OTDR中，能夠改善在分布式溫度監(jiān)測中的拉曼背向散射信號的接受性能，同時還增加了離散式光放大器進行脈沖光源的光輸出功率放大，使得光源的輸出功率能提升6dB的增益，從而能夠有效準確的實現(xiàn)40km以上的監(jiān)測范圍，而且不會增加過多的成本。實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案是—種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，由碼分OTDR脈沖光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP),計算機和監(jiān)測光纖組成。碼分OTDR脈沖光源與離散式光放大器連接，離散式光放大器與隔離器連接，隔離器與分路器連接，分路器與監(jiān)測光纖、帶通濾波器連接，帶通濾波器與光接收器連接，光接收器與跨阻抗放大器連接，跨阻抗放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與DSP連接，DSP與計算機連接。本方案的主要關(guān)鍵部分是在于利用碼分OTDR和離散式光放大技術(shù)，來提高監(jiān)測的長度，既能降低成本，而且整個監(jiān)測效果非常好。

圖I是本實用新型的一種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置的整體示意圖。圖2是本實用新型在分路器和監(jiān)測光纖之間添加光開關(guān)后的整體示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型作進一步說明。實施例I :如圖I所示本實用新型由碼分OTDR脈沖光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，跨阻抗放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，DSP，計算機和監(jiān)測光纖組成。由于標準的EDFA光放大器在慢瞬態(tài)效應(yīng)中可能會出現(xiàn)波形失真，因此在本方案中選用的是低噪聲離散式光放大器，可以避免波形失真，而且能達到6dB的凈增益。當碼分OTDR脈沖光源發(fā)出的脈沖光，進入離散式光放大器進行放大，然后通過隔離器，避免光反射回到光源，接著進入分路器后連接監(jiān)測光纖。當監(jiān)測光纖的局部環(huán)境溫度發(fā)生改變，此時在光纖中產(chǎn)生的背向反斯托克斯光會顯著加強，通過帶通濾波器后進入APD,進行光電轉(zhuǎn)換，然后進行運放處理，模數(shù)轉(zhuǎn)換，在DSP進行數(shù)據(jù)的疊加與運算，把處理好的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機中。在方案中的分路器也可以使用光環(huán)行器來替代。離散式的光放大器也可以由其他類型的放大器能替代，但是在采用其他的類型放大器確保不會導致波形失真。實施例2:如圖2所示在本方案中還可以在分路器和監(jiān)測光纖之間添加光開關(guān)，能夠擴展多通道的監(jiān)測光纖線路，并實現(xiàn)多通道的溫度監(jiān)測。其余同實施例I。
權(quán)利要求1.一種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特征是該裝置由碼分OTDR脈沖光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理，計算機和監(jiān)測光纖組成，其中碼分OTDR脈沖光源與離散式光放大器連接，離散式光放大器與隔離器連接，隔離器與分路器連接，分路器與監(jiān)測光纖、帶通濾波器連接，帶通濾波器與光接收器連接，光接收器與跨阻抗放大器連接，跨阻抗放大器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與DSP連接，DSP與計算機連接。
2.按照權(quán)利要求I所述的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特征在于，分路器由光環(huán)行器替換。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置，其特征在于，在分路器和監(jiān)測光纖之間添加光開關(guān)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于碼分OTDR的長距離分布式光纖溫度傳感檢測裝置。由碼分OTDR脈沖光源，離散式光放大器，隔離器，分路器，帶通濾波器，光接收器，跨阻抗放大器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號處理，計算機和監(jiān)測光纖組成。本實用新型是在傳統(tǒng)的測溫方案基礎(chǔ)上在脈沖光源上利用255位S編碼技術(shù)，將編碼后的脈沖光信號進入OTDR中，能夠改善在分布式溫度監(jiān)測中的拉曼背向散射信號的接受性能，同時還增加了離散式光放大器進行脈沖光源的光輸出功率放大，使得光源的輸出功率能提升6dB的增益，從而能夠有效準確的實現(xiàn)40km以上的監(jiān)測范圍，而且不會增加過多的成本。
文檔編號G01K11/32GK202757708SQ20122045129
公開日2013年2月27日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者王國華 申請人:光傳感有限公司