专利名称：嵌入式光纤光栅测温装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤测量技术，特别是涉及一种嵌入式光纤光栅测温装置的技术。
背景技术：
相比于传统测量手段，光纤测量技术具有无可比拟的优越性，其传感器和传输通 道都是以光纤为材料，靠测量激光的特征变化来表征测量对象的特性，由于光纤的材料是 玻璃纤维，其耐压耐腐蚀稳定性高，且不受电磁干扰影响，具有寿命长、精度高、原材料便宜 且丰富的特点。光纤光栅测温技术是光纤测量技术中的一种，特别适用于高压、易燃等高危 场合的测温。现有的光纤光栅测温装置都是采用工控机加光纤光栅解调仪进行测温的，测温时 先通过光纤光栅解调仪测量出指定光栅的反射光波长，然后通过串口或以太网将测量出的 反射光波长传输到工控机，由工控机进一步分析处理后得出最终测量温度值。现有光纤光 栅测温装置的缺陷在于1)工控机体积比较大，在某些场合无法安装；2)抗干扰能力较差， 难以在电力系统等工作环境较差，且对电磁兼容性能要求高的场合使用；3)可靠性较差，如 工控机的风扇、通讯口等极易发生故障。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种体积 小，抗干扰能力强，可靠性高，能在电力系统等工作环境较差，且对电磁兼容性能要求高的 场合使用的嵌入式光纤光栅测温装置。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种嵌入式光纤光栅测温装置，其特征 在于包括壳体，安装在壳体上的显示屏、键盘、接口插座及多个光纤连接件，安装在壳体内 的微处理器、光纤光栅解调模块；
所述接口插座上设有串行通信连接件、以太网连接件及多个告警信号连接件； 所述微处理器设有键盘接口、视频接口、信号输入口、串行通信接口、数据交换接口及 多个告警信号输出口，其键盘接口连接键盘，其视频接口连接显示屏，其串行通信接口经一 串行通信芯片连接到串行通信连接件，其数据交换接口连接到以太网连接件，其各告警信 号输出口经继电器分别连接到各告警信号连接件；
所述光纤光栅解调模块包括激光源、分光器、光纤可调谐滤波器、光谱标准具、光电转 换器、模数转换器；
所述光纤可调谐滤波器设有光入射口和光出射口，其光入射口经光纤连接激光源； 所述光谱标准具设有一个光入射口、一电信号输出口，所述光电转换器设有多个光入 射口和多个电信号输出口；
所述分光器设有一个光入射口和多个分光出射口，其中一个分光出射口为光谱具接 口，其它分光出射口为传感器接口，其光入射口经光纤连接到光纤可调谐滤波器的光出射 口，其光谱具接口经光纤连接到光谱标准具的光入射口，其各传感器接口经光纤分别接到各光纤连接件，并经光纤分别接到光电转换器的各个光入射口，各光纤连接件经光纤各接 一光栅传感器；
所述模数转换器设有多个模拟信号输入口、一个数字信号输出口，其各个模拟信号输 入口分别连接到光谱标准具的电信号输出口及光电转换器的各电信号输出口，其数字信号 输出口连接到微处理器的信号输入口。本发明提供的嵌入式光纤光栅测温装置，利用分光器将激光源提供的光束分成多 路，利用光谱标准具为测测提供参照光谱，利用光电转换器和模数转换器将光信号转换为 电信号传递给微处理器，通过测量光波的波长与参照光谱的波长之间的比较计算机测量温 度，各主要部件均内置于壳体内，能有效屏蔽外部干扰，且体积小巧，能在电力系统等工作 环境较差，且对电磁兼容性能要求高的场合使用，可靠性也较高。
图1是本发明实施例的嵌入式光纤光栅测温装置的结构框图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种嵌入式光纤光栅测温装置，其特征在于 包括壳体(图中未示)，安装在壳体上的显示屏(图中未示)、键盘(图中未示)、接口插座2及 多个光纤连接件(图中未示)，安装在壳体内的微处理器1、光纤光栅解调模块；
所述接口插座2上设有串行通信连接件、以太网连接件及三个告警信号连接件，所 述三个告警信号连接件分别为异常信号连接件、一级越限信号连接件、二级越限信号连接 件；
所述微处理器1设有键盘接口、视频接口、信号输入口、串行通信接口、数据交换接口 及三个告警信号输出口，其三个告警信号输出口分别为异常信号输出口、一级越限信号输 出口、二级越限信号输出口，其键盘接口连接键盘，其视频接口连接显示屏，其串行通信接 口经一串行通信芯片(图中未示)连接到串行通信连接件，其数据交换接口连接到以太网连 接件，其异常信号输出口经继电器连接到异常信号连接件，其一级越限信号输出口经继电 器连接到一级越限信号连接件，其二级越限信号输出口经继电器连接到二级越限信号连接 件；
所述光纤光栅解调模块包括激光源3、分光器4、光纤可调谐滤波器5、光谱标准具6、光 电转换器7、模数转换器8;
所述光纤可调谐滤波器5设有光入射口和光出射口，其光入射口经光纤连接激光源3 ； 所述光谱标准具6设有一个光入射口、一电信号输出口，所述光电转换器7设有多个光 入射口和多个电信号输出口；
所述分光器4设有一个光入射口和多个分光出射口，其中一个分光出射口为光谱具接 口，其它分光出射口为传感器接口，其光入射口经光纤连接到光纤可调谐滤波器5的光出 射口，其光谱具接口经光纤连接到光谱标准具6的光入射口，其各传感器接口经光纤分别 接到各光纤连接件，并经光纤分别接到光电转换器7的各个光入射口，各光纤连接件经光纤各接一光栅传感器9 ；
所述模数转换器8设有多个模拟信号输入口、一个数字信号输出口，其各个模拟信号 输入口分别连接到光谱标准具6的电信号输出口及光电转换器7的各电信号输出口，其数 字信号输出口连接到微处理器1的信号输入口。本发明实施例中，所述显示屏是分辨率为320X240的工业液晶显示屏，所述键盘 是8键键盘，所述激光源是型号为ASE-C-M-G-13的激光发生器，所述光纤可调谐滤波器的 型号为FFP-TF2 Tunable Filter，所述光谱标准具的型号为Mag-ID，所述分光器的型号为 FSM/0DF116，所述光电转换器的型号为MAX3735A，所述模数转换器的型号为ADC08D1000， 所述微处理器的型号为TMS320C6000，所述光栅传感器为光纤布拉格光栅。本发明实施例的使用方法如下
先将光栅传感器放置在测温环境中，再利用激光源发射激光束，激光束经光纤可调谐 滤波器滤去杂波后输入分光器，由分光器分成多路后从各分光出射口射出，其中一路进入 光谱标准具，另外几路进入各光栅传感器；
光谱标准具对接收到的光束进行光谱分析后，输出包含有光谱信息的模拟电信号给模 数转换器；
进入各光栅传感器的光束由各光栅传感器反射到光电转换器的各个光入射口，在经过 各光栅传感器所在的测温环境时，在测温环境的温度影响下，各光栅传感器内的光波波长 会发生变化，光电转换器将接收到的每一路光束转换为与其光波波长相对应的模拟电信号 后发送给模数转换器；
模数转换器将收到的各路模拟电信号转换为数字信号后发送给微处理器，微处理器将 来自各光栅传感器的信号与来自光谱标准具的包含有光谱信息的信号进行波长比对，并根 据比对结果计算出测温环境的温度，微处理器计算出测温环境的温度后分别通过其视频接 口将计算结果输出到显示屏显示，通过串行通信接口发送到串行通信连接件，通过数据交 换接口发送到以太网连接件。本发明实施例中，在测温前可通过键盘预先向微处理器输入异常告警阈值、一级 越限告警阈值及二级越限告警阈值，微处理器计算出测温环境的温度后，将计算结果与各 阈值分别比较，当计算结果超出异常告警阈值时即输出一个异常信号到异常信号连接件， 当计算结果超出一级越限告警阈值时即输出一个一级越限信号到一级越限信号连接件，当 计算结果超出二级越限告警阈值时即输出一个二级越限信号到二级越限信号连接件。本发明实施例使用时，可通过以太网连接件连接并输出测温结果到外部计算机， 也可通过串行通信连接件连接并输出测温结果到外部计算机或其它串行通信设备，异常信 号连接件、一级越限信号连接件及二级越限信号连接件可分别连接警示灯或蜂鸣器等具有 警示功能的设备。
权利要求
1. 一种嵌入式光纤光栅测温装置，其特征在于包括壳体，安装在壳体上的显示屏、键 盘、接口插座及多个光纤连接件，安装在壳体内的微处理器、光纤光栅解调模块； 所述接口插座上设有串行通信连接件、以太网连接件及多个告警信号连接件； 所述微处理器设有键盘接口、视频接口、信号输入口、串行通信接口、数据交换接口及 多个告警信号输出口，其键盘接口连接键盘，其视频接口连接显示屏，其串行通信接口经一 串行通信芯片连接到串行通信连接件，其数据交换接口连接到以太网连接件，其各告警信 号输出口经继电器分别连接到各告警信号连接件；所述光纤光栅解调模块包括激光源、分光器、光纤可调谐滤波器、光谱标准具、光电转 换器、模数转换器；所述光纤可调谐滤波器设有光入射口和光出射口，其光入射口经光纤连接激光源； 所述光谱标准具设有一个光入射口、一电信号输出口，所述光电转换器设有多个光入 射口和多个电信号输出口；所述分光器设有一个光入射口和多个分光出射口，其中一个分光出射口为光谱具接 口，其它分光出射口为传感器接口，其光入射口经光纤连接到光纤可调谐滤波器的光出射 口，其光谱具接口经光纤连接到光谱标准具的光入射口，其各传感器接口经光纤分别接到 各光纤连接件，并经光纤分别接到光电转换器的各个光入射口，各光纤连接件经光纤各接 一光栅传感器；所述模数转换器设有多个模拟信号输入口、一个数字信号输出口，其各个模拟信号输 入口分别连接到光谱标准具的电信号输出口及光电转换器的各电信号输出口，其数字信号 输出口连接到微处理器的信号输入口。
全文摘要
一种嵌入式光纤光栅测温装置，涉及光纤测量技术领域，所解决的是提高抗干扰能力及可靠性的技术问题。该装置包括安装在壳体内的微处理器、光纤光栅解调模块；所述光纤光栅解调模块包括激光源、分光器、光纤可调谐滤波器、光谱标准具、光电转换器、模数转换器；所述分光器的光入射口经光纤可调谐滤波器连接激光源，其一个分光出射口连接到光谱标准具的光入射口，其它分光出射口各接一光栅传感器，并分别接到光电转换器的各个光入射口；所述模数转换器的各模拟信号输入口分别连接到光谱标准具的电信号输出口及光电转换器的各电信号输出口，其数字信号输出口连接到微处理器的信号输入口。本发明提供的装置，能在对电磁兼容性能要求高的场合使用。
文档编号G01K11/32GK102109392SQ20101057707
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者杨浩赟 申请人:上海申瑞电力科技股份有限公司