一种高空间分辨率的分布式光纤测温装置的制作方法

本实用新型涉及分布式光纤测温技术领域，尤其涉及一种高空间分辨率的分布式光纤测温装置。

背景技术：

在分布式光纤测温系统中，空间分辨率及测温精度都是十分重要的参数，在测量温度场信息时，我们总是希望空间分辨率尽可能的小，同时又要求测温的精度尽可能的高，还需要系统具有快速的探测特性。为改善空间分辨率，必然要提高数据采集卡采样的速率，激光在传感光纤中的传输速率约为2×108m/s，为满足1米的空间分辨率，数据采集卡的速率至少达到100Mb/s；由于温度信号是淹没于噪声之中的，所以实际采样的对象是带有噪声的信号，要提高测温精度，就必须想办法将噪声滤掉，提高信噪比。

现有的数据采集卡由A/D转换器、现场可编辑门阵列组成(FPGA)，然而，这样的数据采集卡由于采样速率及处理数据能力有限，使得空间分辨率和测温精度很难得到提高。

理论上，空间分辨率是由激光脉冲宽度、数据采样率等决定的；测温精度受到诸多方面的影响，比如A/D转换器的位数，采样速率，系统信噪比等。当这些因素都确定时，现有的设计方法就很难提高系统空间分辨率和测温精度，因此也就无法满足一些要求比较高的应用场合。

技术实现要素：

为了克服现有分布式光纤测温系统存在的缺陷和不足，本实用新型提供一种结构简单、成本低、可靠性高的高空间分辨率的分布式光纤测温装置，可以实现厘米级的分布测温空间分辨率，以满足市场的需要。

本实用新型要解决的技术问题是通过下述技术方案来实现的：

一种高空间分辨率的分布式光纤测温装置，包括电池箱、光纤光栅、信号处理器和终端设备；所述电池箱内设置有多个电池单体，所述光纤光栅设置在电池箱内每个电池单体上，所述信号处理器通过光纤与光纤光栅相连；所述信号处理器与终端设备相连；所述电池箱内不同电池单体上的光纤光栅通过光纤相互连接在同一光路上。

所述光纤为单模光纤，方便在光纤上刻出光纤光栅。

所述信号处理器包括激光器和光电解调器，激光器为分布式布拉格反射激光器，激光器发出激光信号，激光信号传入光纤后，通过光纤光栅时会反射该光纤光栅对应波长的激光信号；光电解调器接收到反射回来的激光信号，并与DBR激光器发出激光信号进行对比，根据中心波长偏移量即可完成测温。

所述光纤上设置有多个光纤光栅，不同光纤光栅对应不同的中心波长，通过中心波长来确定对应的光纤光栅，从而进一步确定对应的电池。

所述终端设备用于显示出现异常的电池单体的实时温度和定位信息。

采用上述方案的有益效果是：本实用新型的电池箱内不同电池单体上的光纤光栅通过光纤相互连接在同一光路上，不同电池组间隔的光纤采用绕成环形圈后设置在电池单体的侧面，用于克服空间分辨率过低的问题。光纤光栅通过粘贴的方式设置在电池单体上，具有结构简单、成本低、可靠性高，可方便地应用。针对电池箱中电池单体做差异化的温度测量和监控管理，避免单个电池单体温度异常时不能及时预警。

附图说明

图1是本实用新型高空间分辨率的分布式光纤测温装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种高空间分辨率的分布式光纤测温装置，下面将结合附图与具体实施方式对本实用新型做详细说明。

一种高空间分辨率的分布式光纤测温装置，包括电池箱、光纤光栅、信号处理器和终端设备；所述电池箱内设置有多个电池单体，所述光纤光栅设置在电池箱内每个电池单体上，所述信号处理器通过光纤与光纤光栅相连；所述信号处理器与终端设备相连；所述电池箱内不同电池单体上的光纤光栅通过光纤相互连接在同一光路上。

所述光纤为单模光纤，方便在光纤上刻出光纤光栅。

所述信号处理器包括激光器和光电解调器，激光器为分布式布拉格反射激光器，激光器发出激光信号，激光信号传入光纤后，通过光纤光栅时会反射该光纤光栅对应波长的激光信号；光电解调器接收到反射回来的激光信号，并与DBR激光器发出激光信号进行对比，根据中心波长偏移量即可完成测温。

所述光纤上设置有多个光纤光栅，不同光纤光栅对应不同的中心波长，通过中心波长来确定对应的光纤光栅，从而进一步确定对应的电池。

所述终端设备用于显示出现异常的电池单体的实时温度和定位信息。

具体地，不同电池组间隔的光纤采用绕成环形圈后设置在电池单体的侧面，采用延时光纤可以明显提高分布式光纤测温装置的空间分辨率和测温精度。通过拉曼散射光得到温度信息的原理为：当激光在光纤中传输时发生拉曼散射，拉曼散射光分为斯托克斯光和反斯托克斯光。当光纤受热，反斯托克斯光的变化相对斯托克斯光的变化要大很多。利用这个特性，经波分复用器和光电检测器采集带有温度信息的背向拉曼散射光信号，经信号处理器可以解调出实时的温度信息。

通过拉曼散射光得到定位信息的原理为：利用光时域反射技术Optical Time Domain Reflection，根据激光在光纤中的传输速率和背向拉曼散射光信号的回波时间，可以对温度点进行定位。通过拉曼散射光得到电池单体的实时温度和与实时温度所对应的定位信息，实现光纤温度场的分布式测量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。