專利名稱：一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及準(zhǔn)分布式光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，特別涉及使用全同光纖光柵作為傳 感器進(jìn)行溫度探測(cè)以及使用OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)技術(shù)定位的系統(tǒng)
背景技術(shù)：
光纖布拉格光柵(fiber Brag grating簡(jiǎn)寫為FBG)作為一種新型的傳感器，具有良 好的穩(wěn)定性、可靠性、對(duì)電磁波的不敏感性、小尺寸、適于在高溫、腐蝕性或危險(xiǎn)性環(huán)境使 用的優(yōu)點(diǎn)。外界溫度變化時(shí)，F(xiàn)BG的中心波長會(huì)漂移，通過探測(cè)中心波長的漂移來獲得外界 溫度變化，從而可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警。通常的FBG溫度傳感系統(tǒng)采用波分復(fù)用方式，使得波長 資源被嚴(yán)重占用，同時(shí)波分復(fù)用方式，成本高，不能直接空間定位。然而，如果只需要溫度 報(bào)警，往往只需設(shè)置報(bào)警溫度門限，而不需要知道具體溫度。02115542. 9號(hào)中國專利提出了 一種利用寬帶光源照射全同光柵，然后匹配濾波的方式實(shí)現(xiàn)溫度報(bào)警的技術(shù)，成本低廉，缺 點(diǎn)是寬帶光源占用的帶寬太多，并且不具有空間定位功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上述缺點(diǎn)，提供一種成本相對(duì)較低、能 進(jìn)行空間定位的溫度探測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是， 一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，包 括激光器、耦合器、環(huán)行器、FBG構(gòu)成的傳感網(wǎng)以及傳感信號(hào)處理模塊；所述激光器發(fā)出的 傳感激光，經(jīng)調(diào)制后通過耦合器分成n路進(jìn)入傳感網(wǎng)；在每一路傳感網(wǎng)中，傳感激光經(jīng)環(huán)形 器進(jìn)入FBG，背向散射光通過環(huán)行器進(jìn)入傳感信號(hào)處理模塊；其特征在于所述傳感網(wǎng)中所 有FBG具有基本相同的中心反射波長；
具體的，任意2個(gè)FBG中心反射波長之差的絕對(duì)值《20pm;
進(jìn)一步的，所述FBG反射率低于10X;
進(jìn)一步的，所述傳感信號(hào)處理模塊為OTDR處理模塊，可以對(duì)背向散射光進(jìn)行時(shí)域分析和 處理；
優(yōu)選的，當(dāng)作為升溫溫度探測(cè)時(shí)，所述FBG中心反射波長小于所述傳感激光波長； 優(yōu)選的，當(dāng)作為降溫溫度探測(cè)時(shí)，所述FBG中心反射波長大于所述傳感激光波長；進(jìn)一步的，所述激光器發(fā)出的傳感激光線寬《0. lnm。
本發(fā)明的有益效果是，僅對(duì)一種波長解調(diào)，理論上傳感器數(shù)量不受限制，特別適合對(duì)于 溫度的更密集的準(zhǔn)分布式探測(cè)；節(jié)約帶寬資源，不需要復(fù)雜的解調(diào)技術(shù)，降低了探測(cè)成本。


圖l是實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是分布單元結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案。
本發(fā)明利用FBG的中心反射波長隨溫度的高低變化而變化的特點(diǎn)，溫度升高，反射回來 中心反射波長會(huì)向長波長方向移動(dòng)；溫度降低，反射回來中心反射波長會(huì)向短波長方向移動(dòng) 。本發(fā)明使用全同布拉格光纖光柵(簡(jiǎn)稱全同光柵，即傳感網(wǎng)中所有FBG的中心反射波長基 本上相同，而且溫度敏感特性一致，即溫度發(fā)生變化，F(xiàn)BG的中心反射波長發(fā)生同樣的變化 )。相當(dāng)于只對(duì)一種波長解調(diào)，理論上傳感器數(shù)量不受限制，可以實(shí)現(xiàn)更密集的準(zhǔn)分布式火 災(zāi)探測(cè)，節(jié)約帶寬資源，不需要復(fù)雜的解調(diào)技術(shù)，進(jìn)一步降低成本。
實(shí)施例
如圖1所示，本例光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，包括激光器、l嘉耦合器以及n個(gè)分布 單元構(gòu)成的傳感網(wǎng)(n》1，為耦合器的分支數(shù))。每個(gè)分布單元的結(jié)構(gòu)包括環(huán)行器、FBG和 傳感信號(hào)處理模塊，如圖2所示。激光器發(fā)出的波長為入s的傳感激光，經(jīng)調(diào)制后以光脈沖的 狀態(tài)通過耦合器進(jìn)入傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)中，所有FBG具有基本相同的中心反射波長入c。在每分 布單元中，傳感激光由環(huán)形器進(jìn)入FBG，背向散射光通過環(huán)行器進(jìn)入傳感信號(hào)處理模塊。當(dāng) 溫度發(fā)生變化時(shí)，由于各個(gè)FBG所處區(qū)域溫度不同，F(xiàn)BG中心反射波長移動(dòng)大小不同，反射回 來解調(diào)后的信號(hào)呈一定的梯形分布。波長移動(dòng)最大的點(diǎn)溫度最高，波長移動(dòng)最小的點(diǎn)溫度最 低，脈沖信號(hào)被展寬。應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)，由于只需要知道最高溫度，檢測(cè)出長波長方向的邊 緣所代表的溫度的最大值，由這個(gè)值來判斷火災(zāi)是否發(fā)生。利用OTDR處理模塊，由此展寬的 脈沖對(duì)應(yīng)的時(shí)域的值，就能夠計(jì)算出溫度異常變化點(diǎn)的位置(距離)。
本例中激光器采用DFB (Distribute Feedback)激光器，具有高性能、低成本的特點(diǎn)。 光源相對(duì)強(qiáng)度噪聲低，傳感激光波長入s二1549. 5nm，線寬《0. lnm。本例系統(tǒng)主要用于升溫 溫度探測(cè)(溫度超過設(shè)定值是，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警)，傳感網(wǎng)中FBG中心反射波長入c低于傳感激 光波長入s 0. 3 2nm，并要求任一FBG的中心反射波長入i滿足|入i一入c I《20pm，可以 保證各個(gè)FBG傳感器的溫度報(bào)警值差別在± 1°C以內(nèi)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化OTDR處理模塊結(jié)構(gòu)和提高傳感器分布密度。由于FBG的高靈敏性，光源不需要放大即可送入到傳感光纖，用以實(shí)現(xiàn)各種 分布式傳感。背向瑞利散射光的處理可以根據(jù)不同的探測(cè)要求決定，本例采用OTDR處理模塊 對(duì)背向散射光進(jìn)行處理。每個(gè)分布單元的背向瑞利散射光分別進(jìn)行處理，互不影響。
本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)分布到用戶的溫度探測(cè)，實(shí)現(xiàn)防火功能。利用傳感激光同樣可以進(jìn) 行網(wǎng)絡(luò)安全狀況監(jiān)測(cè)。其融合進(jìn)接入網(wǎng)后，可以通過傳感激光傳輸狀態(tài)的測(cè)試來實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng) 絡(luò)的安全狀況分析。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，包括激光器、耦合器、環(huán)行器、FBG構(gòu)成的傳感網(wǎng)以及傳感信號(hào)處理模塊；所述激光器發(fā)出的傳感激光，經(jīng)調(diào)制后通過耦合器分成n路進(jìn)入傳感網(wǎng)；在每一路傳感網(wǎng)中，傳感激光由環(huán)形器進(jìn)入FBG，背向散射光通過環(huán)行器進(jìn)入傳感信號(hào)處理模塊；其特征在于，所述傳感網(wǎng)中所有FBG具有基本相同的中心反射波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，其特征 在于，任意2個(gè)FBG中心反射波長之差的絕對(duì)值《20pm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，其 特征在于，所述FBG反射率低于10X。
4.根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于，所述傳感信號(hào)處理模塊為OTDR處理模塊，可以對(duì)背向散射光進(jìn)行時(shí)域分析和處 理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè) 系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)作為升溫溫度探測(cè)時(shí)，所述FBG中心反射波長小于所述傳感激光波長
6.根據(jù)權(quán)利要求1 4任意一項(xiàng)所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè) 系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)作為降溫溫度探測(cè)時(shí)，所述FBG中心反射波長大于所述傳感激光波長
7.根據(jù)上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè) 系統(tǒng)，其特征在于，所述激光器發(fā)出的傳感激光線寬《0. lnm。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用全同光纖光柵作為傳感器進(jìn)行溫度探測(cè)的技術(shù)。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)溫度探測(cè)系統(tǒng)不能空間定位的缺點(diǎn)，公開了一種成本相對(duì)較低、能進(jìn)行空間定位的溫度探測(cè)系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種光纖布拉格光柵溫度探測(cè)系統(tǒng)，包括激光器、耦合器、環(huán)行器、FBG構(gòu)成的傳感網(wǎng)以及傳感信號(hào)處理模塊；所述激光器發(fā)出的傳感激光，經(jīng)調(diào)制后通過耦合器分成n路進(jìn)入傳感網(wǎng)；在每一路傳感網(wǎng)中，傳感激光經(jīng)環(huán)形器進(jìn)入FBG，背向散射光通過環(huán)行器進(jìn)入傳感信號(hào)處理模塊；所述傳感網(wǎng)中所有FBG具有基本相同的中心反射波長。本發(fā)明用于溫度探測(cè)報(bào)警，特別適合對(duì)于溫度的更密集的準(zhǔn)分布式探測(cè)，節(jié)約帶寬資源，不需要復(fù)雜的解調(diào)技術(shù)，降低了探測(cè)成本。
文檔編號(hào)G01K11/32GK101520346SQ200910301628
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者冉曾令, 沖 補(bǔ), 饒?jiān)平?申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)