一种分布式拉曼光纤温度传感器系统的制作方法

本发明涉及一种分布式拉曼光纤温度传感器系统。

背景技术：

温度是生产生活中的重要指标，温度传感器广泛地应用在各行各业，传统的温度传感是以电信号为基础，在易燃易爆或强电磁感染的应用场景下安全性和稳定性较差，传统的点式传感器无法连续进行传感探测同时探测距离很有限，还需铺设专用的信号线加重投资成本。

分布式拉曼光纤温度传感系统是基于拉曼效应、利用光纤作为温度敏感介质和信号传输载体的温度传感系统，当光源在光纤中传播时，由于光的拉曼散射会在光谱中主光源的两侧产生散射峰值，分别称为斯托克斯光和反斯托克斯光，这两个光的能量是温度的函数，通过将散射回来的拉曼光波经解波分复用、光电转换、放大、解调后，送入信号处理系统便可将温度信号实时显示出来并通过控制模块去控制执行单元；并且由光纤中光波入射时间、散射光波的回波时间的差值和光在光纤中的传播速度确定探测点位置。

现有的拉曼光纤温度传感器的入射光容易对拉曼散射光产生干扰影响测量，同时探测灵敏度和探测距离有限，无法应用在探测灵敏度要求很高的场合；没有pwm端口和线性端口，只能进行温度传感缺乏控制后端的执行单元的能力；没有音频输出端口则不够人性化。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种分布式拉曼光纤温度传感器系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分布式拉曼光纤温度传感系统，包括控制模块、脉冲激光发生器、分光器、光开关、光放大器、波分复用器、光电检测器、计算机系统和电源；所述控制模块控制连接所述脉冲激光发生器、光开关和计算机系统；所述脉冲激光发生器连接所述分光器的输入端，所述光开关的输入/输出端连接所述分光器的输入端，所述光开关的输出/输入端连接传感光纤；所述分光器的第二输出端连接所述光放大器的输入端；所述光放大器的输出端连接所述波分复用器的输入端，所述波分复用器的输出端连接所述光电检测器的输入端；所述光电检测器的输出端连接所述计算机系统，所述电源为各模块和器件进行供电。

在另一较佳实施例中，还包括机壳，所述控制模块、脉冲激光发生器、分光器、光开关、光放大器、波分复用器、光电检测器、计算机系统和电源设置在所述机壳内。

在另一较佳实施例中，所述控制模块包括控制板和与所述控制板连接的轻触按键/液晶显示模块、音频端口、rs485端口、报警器端口、pwm端口和线性端口，所述轻触按键用以输入指令，所述音频端口用以连接外部音频设备实现语音播报，所述rs485端口用以与外部设备进行通信，所述报警器端口用以连接报警装置发出报警，所述pwm端口和线性端口用以控制后端的执行单元，所述控制板设置在所述机壳内，所述轻触按键设置在所述机壳的前面板，所述音频端口、rs485端口、报警器端口、pwm端口和线性端口设置在所述机壳的后面板。

在另一较佳实施例中，所述计算机系统包括计算机主板、硬盘、信号采集卡、显示器端口、rj45端口和usb端口，所述计算机主板、信号采集卡和硬盘设置在所述机壳内部，所述信号采集卡的输入端连接所述光电检测器采集信号，所述所述信号采集卡的输出端连接所述计算机主板的i/o口，计算机系统对接收的信号进行分析处理；所述显示器端口用以连接外部显示器，所述rj45端口设置在所述机壳的后面板用以连接网络，所述usb端口包括设置在所述机壳的前面板的前usb端口和设置在所述机壳的后面板的后usb端口，所述前usb端口和后usb端口用以连接外部设备进行信息交换。

在另一较佳实施例中，还包括散热器，所述机壳的侧面板设有散热孔供安装在机壳的侧面板内侧的散热器进行散热，所述电源连接所述散热器进行供电。

在另一较佳实施例中，所述电源包括电源板、电源开关、电源指示灯、电源输入端口和电源适配器，所述电源板设置在所述机壳内部，所述电源开关和电源指示灯设置在所述机壳的前面板上，所述电源输入端口设置在所述机壳的后面板上，所述电源适配器的输出端连接所述电源输入端口为所述电源板进行供电。

在另一较佳实施例中，还包括安装在所述机壳的后面板的保险丝座，所述保险丝座上插设有保险丝，所述保险丝连接所述电源。

在另一较佳实施例中，所述传感光纤通过设置在所述机壳的后面板上的光纤输入端口连接所述光开关。

在另一较佳实施例中，还包括设置在所述机壳的前面板的信号指示灯和设置在所述机壳的后面板的接地端子，所述信号指示灯用以指示光纤信号状态，所述接地端子用以连接接地线还包括设置在所述机壳的前面板的信号指示灯和设置在所述机壳的后面板的接地端子，所述信号指示灯用以指示光纤信号状态，所述接地端子用以连接接地线。

本发明的有益效果是：

1、脉冲激光发生器发送已被编码调制的脉冲激光进入分光器，由于分光器的可逆性，其汇合端可输出该光信号，经光开关选择后送入选定的光纤通道；被光纤散射返回的光波由分光器分成两路：一路进入脉冲激光发生器被丢弃，另一路由光放大器放大后进入解波分复用器，解出斯托克斯和反斯托克斯两束光波，分别进入光电检测器，所得的电信号进入计算机系统进行运算分析得出随光纤温度变化的各种电信号实现远距离且连续的温度传感；光纤具有电气绝缘性、无电火花、无电磁辐射、抗干扰能力强、防雷、防水和防尘等特性从而在易燃、易爆和电磁干扰的环境下仍然具有良好的安全性和稳定性；光纤既是敏感元件，又是温度信号传输的载体，不用铺设信号传输线缆，同时还可以利用已经铺设好的光纤降低建设成本；加入分光器，利用分光器输入端之间的相互隔离性可阻止光源的光波进入波分复用器，减少入射光对拉曼散射光的干扰；加入光放大器，提高探测灵敏度和探测距离。

2、设置轻触按键/液晶显示模块用以输入指令，设置音频端口用以连接外部音频设备实现可用于语音报警、语音提示等，提高系统的人性化程度，设置rs485端口用以与外部设备进行通信，设置报警器端口用以连接报警装置发出报警，设置pwm端口和线性端口用以控制后端的执行单元；轻触按键/液晶显示模块设置在所述机壳的前面板为操作者提高良好的交互，音频端口、rs485端口、报警器端口、pwm端口和线性端口设置在所述机壳的后面板易于集中管理连接各个端口的信号线。

3、计算机系统包括计算机主板、硬盘、信号采集卡、显示器端口、rj45端口和usb端口，所述计算机主板、信号采集卡和硬盘设置在所述机壳内部，所述信号采集卡的输入端连接所述光电检测器采集信号，所述所述信号采集卡的输出端连接所述计算机主板的i/o口，计算机系统对接收的信号进行分析处理。所述显示器端口用以连接外部显示器，所述rj45端口设置在所述机壳的后面板用以连接网络，所述usb端口包括设置在所述机壳的前面板的前usb端口和设置在所述机壳的后面板的后usb端口，所述前usb端口和后usb端口用以连接外部设备进行信息交换。

5、控制板输出增加了音频端口、pwm端口和线性端口，既提高了人性化，又能适应多种的执行单元。

6、通过设置散热器进行散热，避免高温影响系统探测精度，延长使用寿命。

7、电源包括电源板、电源开关、电源指示灯、电源输入端口和电源适配器，电源开关和电源指示灯设置在机壳的前面板上分别控制电源通断和指示电源工作状态，所述电源输入端口设置在所述机壳的后面板上，所述电源适配器的输出端连接所述电源输入端口为所述电源板进行供电。

8、通过设置保险丝座，所述保险丝座上插设有保险丝，提高电路安全性。

9、传感光纤通过设置在所述机壳的后面板上的光纤输入端口连接光开关，传感光纤集中在机壳的后面板集中管理。

10、通过设置在机壳的前面板的信号指示灯以指示光纤信号状态，通过设置在所述机壳的后面板的接地端子连接接地线实现接地保护。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种分布式拉曼光纤温度传感器系统不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的原理框图；

图2是本发明一较佳实施例的结构示意图；

图3是本发明一较佳实施例的前面板的结构示意图；

图4是本发明一较佳实施例的后面板的结构示意图。

具体实施方式

实施例，参见图1至图4所示，本发明的一种分布式拉曼光纤温度传感器系统，其包括具有前面板1、后面板15、上盖(图中未示出)、底座3和上盖(图中未示出)的机壳和安装在所述机壳内的控制模块32、脉冲激光发生器12、分光器9、光开关8、光放大器6、波分复用器10、光电检测器11、计算机系统31和电源26；所述控制模块32包括控制板25和与所述控制板25连接的轻触按键/液晶显示模块4、音频端口21、rs485端口22、报警器端口37、pwm端口38和线性端口39，所述轻触按键28用以输入指令，所述音频端口21用以连接外部音频设备实现语音播报，所述rs485端口22用以与外部设备进行通信，所述报警器端口37用以连接报警装置发出报警，所述pwm端口38和线性端口39用以控制后端的执行单元，所述控制板25设置在所述机壳内，所述轻触按键28设置在所述机壳的前面板1上，所述音频端口21、rs485端口22、报警器端口37、pwm端口38和线性端口39设置在所述机壳的后面板15上；所述控制模块32控制连接所述脉冲激光发生器12、光开关8和计算机系统31；所述脉冲激光发生器12连接所述分光器9的输入/输出端，所述光开关8的输入/输出端连接所述分光器9的第一输出/输入端，输出/输入端连接传感光纤；所述分光器9的第二输出/输入端连接所述光放大器6的输入端；所述光放大器6的输出端连接所述光电检测器11的输入端；所述光电检测器11的输出端连接所述计算机系统31，所述计算机系统31包括信号采集卡18和计算机33，所述信号采集卡18连接所述光电检测器11采集信号，所述计算机33连接所述信号采集卡18接收信号并对接收的信号进行分析处理；所述计算机33包括计算机主板14、硬盘13、显示器端口34、rj45端口19和usb端口35，所述计算机主板14和硬盘13设置在所述机壳内部，所述显示器端口34用以连接设置在所述机壳的前面板1的显示模块4，所述rj45端口19设置在所述机壳的后面板15用以外部通信设备，所述usb端口35包括设置在所述机壳的前面板1的前usb端口5和设置在所述机壳的后面板15的后usb端口17，所述前usb端口5和后usb端口17用以连接外部设备进行信息交换；所述电源为各模块和器件进行供电，所述电源包括电源板26、电源开关2、电源指示灯29、电源输入端口23和电源适配器，所述电源板26设置在所述机壳内部，所述电源开关2和电源指示灯29设置在所述机壳的前面板1上，所述电源输入端口23设置在所述机壳的后面板15上，所述电源适配器的输出端连接所述电源输入端口23为所述电源板26进行供电。

所述机壳的侧面板设有散热孔供安装在机壳的侧面板内侧的散热器27进行散热，所述电源连接所述散热器27进行供电。通过设置散热器27进行散热，避免高温影响系统探测精度，延长使用寿命；所述机壳的后面板15设有保险丝座24，所述保险丝座24上插设有保险丝，所述保险丝连接所述电源，提高电路安全性；所述传感光纤通过设置在所述机壳的后面板15上的光纤输入端口16连接所述光开关8便于传感光纤集中在机壳的后面板15集中管理；所述机壳的前面板1的信号指示灯7和设置在所述机壳的后面板15的接地端子20，所述信号指示灯7用以指示光纤信号状态，所述接地端子20用以连接接地线，通过设置在机壳的前面板1的信号指示灯7以指示光纤信号状态，通过设置在所述机壳的后面板15的接地端子20连接接地线实现接地保护。

本发明的工作原理：脉冲激光发生器12发送已被编码调制的脉冲激光进入分光器9，由于分光器9的可逆性，其汇合端可输出该光信号，经光开关8选择后送入选定的光纤通道；被光纤散射返回的光波由分光器9分成两路：一路进入脉冲激光发生器12被丢弃，另一路由光放大器6放大后进入解波分复用器10，解出斯托克斯和反斯托克斯两束光波，分别进入光电检测器11，所得的电信号进入计算机系统31进行运算分析得出随光纤温度变化的各种电信号实现远距离且连续的温度传感。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种分布式拉曼光纤温度传感器系统，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。