边坡分布式光纤测温系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种边坡分布式光纤测温系统。
【背景技术】
[0002] 近几年来，世界各地边坡火灾事故频发，已广泛引起人们的高度重视。例如，2015 年1月2日下午，G3京台高速公路1443公里处附近，衢州常山芳村出口附近的边坡上出现火 情，火焰迫近柏油路面。据悉，这是此元旦假期发生在高速边坡的第3起火灾。类似事件频频 发生，使得人们对边坡测温、预防灾难更加关注。
[0003] 现有技术中虽然出现了少量的边坡测温系统，但是，普遍具有边坡测温不连续、不 精确以及不可靠等缺点，从而导致无法对边坡温度进行有效测量，难以保证边坡安全状态。 如何有效解决上述问题，是目前亟需解决的难点。 【实用新型内容】
[0004] 针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种边坡分布式光纤测温系统，可有 效解决上述问题。
[0005] 本实用新型采用的技术方案如下：
[0006] 本实用新型提供一种边坡分布式光纤测温系统，包括:分布式光纤测温系统、传感 光纤和上位机；
[0007] 所述分布式光纤测温系统包括:控制板、脉冲半导体激光器PLD、波分复用组件、定 标光纤、第1光电检测器APD、第2光电检测器APD、信号放大器和采集板;所述传感光纤包括 光纤跳线（1)和铠装多模光纤(2);
[0008] 其中，所述控制板的输出端连接到所述脉冲半导体激光器PLD的输入端;所述脉冲 半导体激光器PLD的输出端连接到所述波分复用组件的输入端;所述波分复用组件配置有 三个输出端口，分别为光脉冲输出端口、斯托克斯光输出端口和反斯托克斯光输出端口；所 述光脉冲输出端口通过所述定标光纤连接到所述光纤跳线（1)的一端，所述光纤跳线（1)的 另一端与布置于边坡(3)的铠装多模光纤(2)的一端连接;所述斯托克斯光输出端口的输出 光路布置所述第1光电检测器APD，所述反斯托克斯光输出端口的输出光路布置所述第2光 电检测器APD;所述第1光电检测器AH)和所述第2光电检测器AH)的输出端分别连接到所述 信号放大器的对应输入端口，所述信号放大器的输出端连接到所述采集板的输入端，所述 采集板的输出端连接到所述上位机。
[0009] 其中，所述铠装多模光纤(2)采用以下结构布置于被测温的边坡：
[0010] 边坡的坡面采用加固体系进行加固，将所述铠装多模光纤(2)附着在边坡岩体表 面，并每隔设定距离，采用固定件进行固定。
[0011]优选的，还包括:开关电源;所述开关电源分别与所述控制板、所述信号放大器和 所述采集板的供电接口连接;所述控制板分别与所述脉冲半导体激光器PLD、所述第1光电 检测器Aro和所述第2光电检测器Aro的供电接口连接。
[0012] 优选的，还包括:总控制器;所述总控制器分别与所述控制板和所述采集板连接。
[0013] 优选的，所述波分复用组件为Raman 1 X3波分复用组件;所述第1光电检测器APD 和所述第2光电检测器APD均为含高压驱动的光电雪崩二极管;所述光纤跳线（1)为FC-APC 多模光纤跳线;所述采集板为双通道采集板;所述控制板为ATMEGA AU 1214型号单片机。
[0014] 优选的，所述Raman IX 3波分复用组件由IX 3双向耦合器和多光束干涉型高隔离 度的光学滤光片组成。
[0015] 优选的，所述采集板的输出端通过通信接口连接到所述上位机。
[0016] 优选的，所述通信接口为USB通信接口、RS-232通信接口和/或网口。
[0017]优选的，所述加固体系为：由钢筋混凝土格构梁和锚杆组成的结构体系。
[0018]优选的，在加固后的边坡上，还设置抗滑粧和挡土墙支挡结构。
[0019] 本实用新型提供的边坡分布式光纤测温系统具有以下优点：
[0020] 提出了用分布式光纤温度传感器监测边坡安全状况，在工程中将分布式光纤温度 测量系统引入边坡检测，克服了传统测量不连续、不精确、不可靠等缺点。它所进行的测量 是沿光纤路径的连续测量，可获得边坡纵横截面的连续监测数据，这一技术将完善边坡检 测的手段，提供大量新的病害有关的参数，为边坡长期安全提供有力的保证。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型提供的边坡分布式光纤测温系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下 结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施 例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0023] 为克服传统测量技术存在的相关缺陷，本实用新型将分布式光纤测温系统应用在 边坡温度的监测中，提出了采用分布式光纤温度传感器实时监测边坡安全状况，在工程中 将分布式光纤测温系统引入边坡温度检测，其所进行的测量是沿光纤路径的连续测量，可 获得边坡纵横截面的连续监测数据，这一技术完善了边坡检测的手段，提供大量新的病害 有关的参数，为保证边坡的安全提供有力的保证。另外，采用光纤分布式测温，还具有边坡 测温连续、精确以及可靠性高等优点。
[0024] 具体的，结合图1，本实用新型提供一种边坡分布式光纤测温系统，包括:分布式光 纤测温系统、传感光纤和上位机；
[0025] 分布式光纤测温系统包括:控制板、脉冲半导体激光器PLD、波分复用组件、定标光 纤、第1光电检测器APD、第2光电检测器APD、信号放大器和采集板;传感光纤包括光纤跳线1 和销装多模光纤2;
[0026] 其中，控制板的输出端连接到脉冲半导体激光器PLD的输入端;脉冲半导体激光器 PLD的输出端连接到波分复用组件的输入端;波分复用组件配置有三个输出端口，分别为光 脉冲输出端口、斯托克斯光输出端口和反斯托克斯光输出端口；光脉冲输出端口通过定标 光纤连接到光纤跳线1的一端，光纤跳线1的另一端与布置于边坡3的铠装多模光纤2的一端 连接;斯托克斯光输出端口的输出光路布置第1光电检测器APD，反斯托克斯光输出端口的 输出光路布置第2光电检测器APD;第1光电检测器Aro和第2光电检测器Aro的输出端分别连 接到信号放大器的对应输入端口，信号放大器的输出端连接到采集板的输入端，采集板的 输出端连接到上位机。还包括:总控制器;总控制器分别与控制板和采集板连接。
[0027]铠装多模光纤2的布设方式为:地质条件复杂的边坡，一般需要对坡面进行特殊处 理，如采用钢筋混凝土格构梁和锚杆(索）组成的结构体系进行加固；采用抗滑粧和挡土墙 等支挡结构。边坡工程的加固效果是决定边坡稳定的重要因素之一。传感光纤(光缆)在边 坡表面布设方法具体为：间隔一定距离将光纤附着在岩体表面，并加以固定。为防止光纤受 粗颗粒介质的切割而使光纤折断，需在边坡上铺设外层有保护钢丝的铠装多模光纤。
[0028]上述边坡分布式光纤测温系统的测温原理为：
[0029] 由总控制器控制控制板和采集板同步工作，一方面，控制板控制脉冲半导体激光 器PLD产生具有一定重复频率的脉冲并对所产生的脉冲进行调制，产生一系列大功率光脉 冲;另一方面，总控制器向采集板提供同步脉冲，使其进入数据采集状态。
[0030] 对于脉冲半导体激光器PLD产生的光脉冲，传输到波分复用组件，波分复用组件采 用Raman 1 X 3波分复用组件，由1 X 3双向耦合器和多光束干涉型高隔离度的光学滤光片组 成，因此，光脉冲经过波分复用器的一个输出端口输出后、依次经过定标光纤、光纤跳线的 传输后，最后传输到布置在边坡的铠装多模光纤，并在铠装多模光纤各点产生后向散射光， 后向散射光传输到波分复用组件，通过波分复用组件的薄膜干涉滤光片，对后向散射光进 行滤光，分别滤出斯托克斯光和反斯托克斯光;然后，斯托克斯光从波分复用组件的斯托克 斯光输出端口输出，进入到第1光电检测器APD;反斯托克斯光从波分复用组件的反斯托克 斯光输出端口输出，进入到第2光电检测器APD;第1光电检测器APD和第2光电检测器APD分 别将检测到的光信号进行光电转换后，得到对应的电信号，并将电信号传输到信号放大器 进行放大处理，将信号放大到采集板有效的采集范围。
[0031] 此时，采集板将传感光纤各点散射回来的光电信号进行采集和存储，