光纤传感系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及光纤传感系统。提出了一种用于用光纤传感系统来检测警报条件的方法。具有光源、光谱仪以及数据处理器的询问器被用来执行多个光纤传感元件的快速扫描。根据由询问器在第一扫描期间收集的摄谱数据针对每个光纤传感元件计算第一环境参数并与第一阈值值相比较。如果第一环境参数值超过用于任何光纤传感元件的第一阈值值，则快速扫描被中断以执行该光纤传感元件的高分辨率慢速扫描。如果此高分辨率慢速扫描指示警报条件，则光纤传感系统报告警报。
【专利说明】光纤传感系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光纤传感系统。
【背景技术】
[0002]本发明一般地涉及光纤传感系统，并且更具体地涉及使用光纤传感元件进行的区域性火灾和过热检测系统。
[0003]光纤传感器当前在从施工现场至飞机机翼范围的分布式系统中被用来测量大范围的参数。一些此类传感器包括压力、应变以及温度传感器，但是光纤一般可以用来测量可能与光纤传感元件的物理状态有关系的许多量。一些光纤温度传感器例如通过用干涉仪检测光纤线股(strand)或线股段附近的周围护套或之间的间隙的热膨胀来进行操作。其他传感器检测参数的变化，诸如来自Raman反向散射的温度和压力。数据处理器使干涉仪读数与光纤传感元件的物理状态的变化相关。
[0004]大多数光纤温度传感器包括光纤传感元件和具有光源、光谱仪以及数据处理器的询问器。该传感元件由从询问器延伸至传感区域的光纤线股组成。在操作期间，询问器沿着光纤传感元件发射光。温度变化改变传感元件的物理状态和因此的其光学特性。光谱仪和数据处理器评定这些差异以识别温度变化。
[0005]现代温度传感器利用大范围的光谱学和干涉测量学技术。这些技术大体上分成两类:基于光纤布拉格光栅(FBG)的点或准分布式传感，以及基于Raman、Brillouin或Rayleigh散射的全分布式传感器。光纤传感元件的特定构造根据传感器系统所使用的光谱学的类型而变，但是所有光纤传感器通过感测光纤传感元件的物理状态变化进行操作。例如，FBG传感器通过感测布拉格波长的相对移位来确定温度变化(AT) ( Δ λΒ/λΒ):
【权利要求】
1.一种用于光纤传感系统的警报条件检测方法，该警报条件检测方法包括: 使用具有光源、光谱仪以及数据处理器的询问器来执行多个光纤传感元件的快速扫描; 根据在快速扫描期间由询问器收集的摄谱数据来计算用于每个光纤传感元件的第一环境参数值； 将第一环境参数值与用于每个光纤传感元件的第一阈值值相比较； 响应于第一环境参数值超过第一阈值值而执行当前光纤传感元件的高分辨率慢速扫描；以及 如果当前光纤传感元件的高分辨率慢速扫描指示警报条件，则报告警报。
2.权利要求1的警报条件检测方法，其中，所述环境参数是温度。
3.权利要 求2的警报条件检测方法，其中，所述警报条件是火灾或过热事件。
4.权利要求1的警报条件检测方法,还包括: 根据在快速扫描期间由询问器收集的摄谱数据来计算用于每个光纤传感元件的第二环境参数值； 将第二环境参数值与用于每个光纤传感元件的第二阈值值相比较；以及 响应于第二环境参数值超过第二阈值值而执行当前光纤传感元件的高分辨率慢速扫描。
5.权利要求4的警报条件检测方法，其中，第二环境参数是自最后测量以来的环境参数值的变化。
6.权利要求1的警报条件检测方法，还包括确定当前光纤传感元件上的警报条件的位置。
7.权利要求6的警报条件检测方法，其中，确定警报条件的位置包括通过在高分辨率慢速扫描期间进行的渡越时间测量来识别从询问器至警报条件的位置的距离。
8.权利要求6的警报条件检测方法，其中，每个光纤传感元件包括具有单个特性布拉格波长的多个光纤布拉格光栅(FBG)，并且其中，确定警报条件的位置包括识别警报条件的位置处的FBG的特性布拉格波长。
9.权利要求1的警报条件检测方法，其中，第一阈值值被选择成针对对应于可能警报条件的第一环境参数值的范围触发高分辨率慢速扫描。
10.权利要求1的警报条件检测方法，还包括周期性地执行每个光纤传感元件的高分辨率慢速扫描。
11.一种光纤传感系统,包括: 询问器，具有光源和光谱仪； 多个光纤传感兀件； 光学开关，被配置成顺序地将询问器连接到所述多个光纤传感元件中的每一个；以及数据处理器，被配置成根据由光谱仪进行的从所述多个光纤传感元件中的每一个反射的光的摄谱分析来计算环境参数值； 其中，所述数据处理器被配置成控制光学开关以便以快速扫描速率来扫描每个光纤传感元件以计算粗略环境参数值，并且如果用于特定光纤传感元件的粗略环境参数值超过第一阈值，则以慢速扫描速率来扫描该光纤传感元件以计算精确环境参数值。
12.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述数据处理器还被配置成如果精确环境参数值超过第二阈值，则报告警报。
13.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述环境参数值是温度值，并且粗略环境参数值是粗略温度值，并且精确环境参数值是精确温度值。
14.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述数据处理器还被配置成如果精确温度值超过第二阈值，则报告火灾或过热警报。
15.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述多个光纤传感元件中的每一个包括具有不同单个布拉格波长的多个光纤布拉格光栅(FBG)。
16.权利要求15的光纤传感系统,其中，每个不同的单个布拉格波长与由光纤传感兀件中的至少一个所感测的单个区相关联。
17.权利要求15的光纤传感系统，其中，所述数据处理器还被配置成基于与每个环境参数值相关联的位置处的FBG的不同的单个布拉格波长来识别该位置。
18.权利要求11的光纤传感系统，其中，数据处理器被配置成基于从光纤传感元件反射的光的渡越时间测量来识别与每个环境参数值相关联的位置。
19.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述数据处理器还被配置成如果自粗略环境参数的最后测量以来的粗略环境参数值的变化超过第三阈值，则以慢速扫描速率来扫描光纤传感元件。
20.权利要求11的光纤传感系统，其中，所述数据处理器是询问器的一部分。
【文档编号】G01K11/32GK103454014SQ201310215735
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】K.F.贝尔, P.D.史密斯 申请人:基德科技公司