一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置的制作方法

本发明属于火灾探测装置及方法技术领域，尤其涉及一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置。

背景技术：

目前，国内外市场用于火灾自动报警上的火灾探测器主要有感温火灾探测器、感烟火灾探测器、复合式光电感烟感温火灾探测器。其中感温火灾探测器有电子式点型定温火灾探测器、电缆式线型定温火灾探测器、电子式差温火灾探测器、电子式差定温火灾探测器和线型光纤光栅感温火灾探测器等；感烟火灾探测器有光电式烟雾探测器、离子式烟雾探测器和红外光束激光线型感烟探测器。

现有的感烟火灾探测器存在的问题是：1、因为有电信号，在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所存在安全隐患；2、电子元器件易老化，易受潮，进而误报甚至失灵；3、探测器结构复杂，后期维护成本较高；采用放射性元素作为离子源,很不安全；5、易受红外光、紫外光干扰，探测光束易被挡住，产生较高的误报；6、必须和价格昂贵的火灾探测控制器俗称主机配合使用。

现有的感温火灾探测器存在的问题是：1、因为有电信号,在易燃易爆、电磁辐射强度大的场所存在安全隐患；2、电子元器件易老化，易受潮，进而误报甚至失灵；3、线型感温探测器火灾定位性能差，不能重复使用；4、报警动作温度范围宽，导致灵敏度低；5、线型光纤光栅感温火灾探测器使用成本和维护成本非常高，一般用户难以接受；6、必须和价格昂贵的火灾探测控制器俗称主机配合使用。

目前复合式光电感烟感温火灾探测器存在的问题是：1、因为有电信号，在易燃易爆、电磁辐射强度大场存在安全隐患；2、电子元器件易老化，易受潮，进而误报甚至失灵；3、感温元件水平放置，易被灰尘、飞虫覆盖进而失灵或误报，且烟室不易拆卸、除尘；4、要定期更换电池，不方便；5、不能组网，远程不能监控。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置，该装置可以满足利用光纤腔衰荡技术对烟雾浓度和温度同时传感测量，通过延时频分技术，利用光纤延迟线使衰荡信号在时域上有效分开在频域中区别出两个物理参量，以达到双通道传感目的，有效规避了电子火灾探测器件的缺点。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置，其特征在于包括信号发生器、1550nm激光源、激光调制器、掺铒光纤放大器、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器i、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器ii、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器iii、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器iv、马泽错位干涉仪、光纤延迟线、光纤隔离器、光纤对准气室、n*1的光纤合束器、光电探测器和示波器；其中激光调制器依次通过光纤与掺铒光纤放大器和2*2、耦合比99:1的光纤耦合器i连接，信号发生器和1550nm激光源分别通过电线与激光调制器相连，掺铒光纤放大器采用长度2m的掺铒光纤和980nm泵浦光源通过980/1550波分复用器制成；光纤延迟线用于从时域上区分每个参量的衰荡曲线；光纤环腔i从光纤耦合器i的低分光比端进入并通过单模光纤依次连接马泽错位干涉仪和光纤耦合器ii，再经光纤耦合器ii的低分光比端输出进入n*1的光纤合束器，光纤耦合器i的高分光比端与光纤耦合器ii的高分光比端熔合连接；光纤环腔ii依次经光纤耦合器i、光纤延迟线和光纤隔离器从光纤耦合器iii的低分光比端进入并通过单模光纤依次连接光纤对准气室和光纤耦合器iv，再经光纤耦合器iv的低分光比端输出进入n*1的光纤合束器，光纤耦合器iii的高分光比端与光纤耦合器iv的高分光比端熔合连接，经放大后的脉冲激光经光纤耦合器i和光纤耦合器iii一级一级分光进入光纤环腔i和光纤环腔ii，两个光纤环腔之间插入光纤隔离器用于防止后一光纤环腔光纤端面的反射光影响前一光纤环腔的传感测量；光纤合束器通过单模光纤与光电探测器相连，光电探测器通过电线与示波器相连，用于由光电探测器将光信号转换成电信号并显示在示波器上；进入每个光纤环腔的光分别为100%和99%，脉冲激光强度基本相等，便于与高速光电探测器探测能力相匹配，光纤环腔之间的光纤延迟线使温度和烟雾浓度的传感在时域上分开，且两个光纤环腔的腔长不相同，两个光纤环腔输出信号的携带频率不同，使其在频域中有效分开，再对输出信号做傅里叶变换，用变换后的3db带宽来衡量温度和烟雾浓度的变化，进而实现温度和烟雾浓度的同时探测。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明提出了一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置。2、本发明利用马泽双错位干涉结构实现了温度的测量传感。3、本发明利用光纤对准气室实现了对烟雾浓度的传感测量。4、整个传感结构采用延时频分技术，使衰荡信号在时域上有效分开在频域中区别出不同物理量，以达到温度和烟雾浓度同时测量传感的目的。5、本发明杜绝电子元器件，适用于易燃易爆、电磁辐射强度大的场所，且能同时满足探测烟雾与温度的消防报警产品的要求，灵敏度高，生产维护成本低。

附图说明

图1是本发明的光路原理图。

图面说明：1、信号发生器，2、1550nm激光源，3、激光调制器，4、掺铒光纤放大器，511、光纤耦合器i，512、光纤二耦合器ii，521、光纤耦合器iii，522、光纤耦合器iv，6、马泽错位干涉仪，7、光纤延迟线，8、光纤隔离器，9、光纤对准气室，10、光纤合束器，11、光电探测器，12、示波器，13、电线，14、单模光纤。

图2是马泽错位干涉仪的结构图。

图3是光纤对准气室的结构图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

结合附图详细描述本发明的具体内容。一种延时频分技术的腔衰荡双通道烟雾温度火灾探测装置，腔衰荡双通道传感结构搭建，如图1所示，包括信号发生器1、1550nm激光源2、激光调制器3、掺铒光纤放大器4、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器i511、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器ii512、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器iii521、2*2、耦合比99:1的光纤耦合器iv522、马泽错位干涉仪（温度传感单元）6、光纤延迟线7、光纤隔离器8、光纤对准气室（烟雾浓度传感单元）9、n*1的光纤合束器10、光电探测器11、示波器12、电线13和光纤14；其中掺铒光纤放大器4采用一段2m的掺铒光纤和980nm泵浦光源通过一个980/1550波分复用器制成；光纤延迟线7用于从时域上区分两个参量的衰荡曲线；光纤环腔i和光纤环腔ii都是从每个光纤环腔光纤耦合器i、光纤耦合器iii低分光比端进入，用单模光纤依次连接传感单元（马泽错位干涉仪6或光纤对准气室9）、每个光纤环腔的光纤耦合器ii、光纤耦合器iv，经每个光纤环腔的光纤耦合器ii、光纤耦合器iv低分光比端输出进入光纤合束器10；信号发生器1、激光调制器3和1550nm激光源2之间分别由电线13连接，光电探测器11与示波器12之间用电线13连接，其它连接都由单模光纤14连接；经放大后的脉冲激光经光纤耦合器i和光纤耦合器iii一级一级分光进入每个光纤环腔；传感单元的具体为错位光纤干涉结构和光纤对准气室，也可加入其它结构以实现其它物理量的测量。

在双通道光纤环腔衰荡传感系统中，被掺铒光纤放大器（edfa）放大的脉冲激光经由一个2*2、99:1的光纤耦合器i分成两路，其中1%功率输出端口进入光纤环腔i中，依次由单模光纤连接传感单元（马泽错位干涉仪）、光纤耦合器ii，经光纤耦合器ii的1%端输出，两个光纤耦合器i、光纤耦合器ii的99%功率端口熔接在一起；光纤耦合器i的99%功率输出端经过一段光纤延迟线和一个光纤隔离器进入光纤环腔ii的光纤耦合器iii中，与光纤环腔i一样，经由传感单元（光纤对准气室）、光纤耦合器iv输出；将两个光纤环腔的输出接入n*1的光纤合束器，再由光电探测器转换成电信号并显示在示波器上。进入每个光纤环腔的光分别为100%和99%，脉冲激光强度基本相等，便于与高速光电探测器探测能力相匹配。光纤环腔之间的光纤延迟线使温度和烟雾浓度的传感在时域上分开；且两个光纤环腔的腔长也不相同，这会导致光纤环腔输出信号的携带频率不同，使其在频域中有效分开。对输出信号做傅里叶变换，用变换后的3db带宽来衡量温度和烟雾浓度的变化，进而实现温度和烟雾浓度的同时探测。另外，该光纤环腔衰荡双通道传感装置可以通过级联更多的光纤传感环腔，以满足不同领域的需要。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。