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適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統以及測溫方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510777031.2

申請日:

2015.11.13

公開號:

CN106257249A

公開日:

2016.12.28

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):G01K 11/32申請日:20151113|||公開
IPC分類號: G01K11/32 主分類號: G01K11/32
申請人: 云南航天工程物探檢測股份有限公司
發明人: 李川
地址: 650217 云南省昆明市昆明經開區出口加工區順通大道89號B座9層
優先權:
專利代理機構: 北京市盛峰律師事務所 11337 代理人: 席小東
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510777031.2

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2017.01.25|||2016.12.28

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

本發明提供一種適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統以及測溫方法,系統包括:分布式光纖測溫系統、傳感光纖和上位機;分布式光纖測溫系統包括:控制板、脈沖半導體激光器PLD、波分復用組件、定標光纖、光電檢測器APD、信號放大器和采集板;傳感光纖包括光纖跳線(1)和鎧裝多模光纖(2)。優點為:在工程中將分布式光纖溫度測量系統引入隧道檢測,克服了傳統測量不連續、不精確、不可靠等缺點。它所進行的測量是沿光纖路徑的連續測量,可獲得隧道的連續監測數據,這一技術將完善隧道檢測的手段,提供大量新的病害有關的參數,為隧道長期安全提供有力的保證。

權利要求書

1.一種適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,包括:分布式光纖測溫系
統、傳感光纖和上位機;
所述分布式光纖測溫系統包括:控制板、脈沖半導體激光器PLD、波分復用組件、定標光
纖、光電檢測器APD、信號放大器和采集板;所述傳感光纖包括光纖跳線(1)和鎧裝多模光纖
(2);
其中,所述控制板的輸出端連接到所述脈沖半導體激光器PLD的輸入端;所述脈沖半導
體激光器PLD的輸出端連接到所述波分復用組件的輸入端;所述波分復用組件配置有三個
輸出端口,分別為光脈沖輸出端口、斯托克斯光輸出端口和反斯托克斯光輸出端口;所述光
脈沖輸出端口通過所述定標光纖連接到所述光纖跳線(1)的一端,所述光纖跳線(1)的另一
端與布置于隧道(5)內的鎧裝多模光纖(2)的一端連接;所述斯托克斯光輸出端口的輸出光
路和所述反斯托克斯光輸出端口的輸出光路布置所述光電檢測器APD,所述光電檢測器APD
為雙通道光電檢測器,配置有斯托克斯光光電檢測通道和反斯托克斯光光電檢測通道;所
述斯托克斯光光電檢測通道的輸出端和所述反斯托克斯光光電檢測通道的輸出端分別連
接到所述信號放大器的對應輸入端口,所述信號放大器的輸出端連接到所述采集板的輸入
端,所述采集板的輸出端連接到所述上位機;
其中,所述鎧裝多模光纖(2)在隧道(5)內的布置方式為:在所述隧道(5)的頂壁固定設
置多個U型支架(3),所述鎧裝多模光纖(2)依次穿過各個所述U型支架(3)布置。
2.根據權利要求1所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,還包
括:開關電源;所述開關電源分別與所述控制板、所述信號放大器和所述采集板的供電接口
連接;所述控制板分別與所述脈沖半導體激光器PLD、所述光電檢測器APD的供電接口連接。
3.根據權利要求1所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,還包
括:總控制器;所述總控制器分別與所述控制板和所述采集板連接。
4.根據權利要求1所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,所述波
分復用組件為Raman 1×3波分復用組件;所述光電檢測器APD為含高壓驅動的光電雪崩二
極管;所述光纖跳線(1)為FC-APC多模光纖跳線;所述采集板為雙通道采集板;所述控制板
為ATMEGA AU 1214型號單片機。
5.根據權利要求4所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,所述
Raman 1×3波分復用組件由1×3雙向耦合器和多光束干涉型高隔離度的光學濾光片組成。
6.根據權利要求1所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,所述采
集板的輸出端通過通信接口連接到所述上位機。
7.根據權利要求6所述的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫系統,其特征在于,所述通
信接口為USB通信接口、RS-232通信接口和/或網口。
8.一種的適用于隧道測溫的分布式光纖測溫方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1,總控制器控制控制板和采集板同步工作,一方面,控制板控制脈沖半導體激光
器PLD產生具有一定重復頻率的脈沖并對所產生的脈沖進行調制,產生一系列大功率光脈
沖;另一方面,總控制器向采集板提供同步脈沖,使其進入數據采集狀態。
步驟2,對于脈沖半導體激光器PLD產生的光脈沖,傳輸到波分復用組件,光脈沖經過波
分復用器的一個輸出端口輸出后,依次經過定標光纖、光纖跳線的傳輸后,最后傳輸到布置
在隧道的鎧裝多模光纖,并在鎧裝多模光纖各點產生后向散射光,后向散射光傳輸到波分
復用組件,通過波分復用組件的薄膜干涉濾光片,對后向散射光進行濾光,分別濾出斯托克
斯光和反斯托克斯光;
步驟3,然后,斯托克斯光從波分復用組件的斯托克斯光輸出端口輸出,進入到光電檢
測器APD的斯托克斯光光電檢測通道;反斯托克斯光從波分復用組件的反斯托克斯光輸出
端口輸出,進入到光電檢測器APD的反斯托克斯光光電檢測通道;
斯托克斯光光電檢測通道和反斯托克斯光光電檢測通道分別將檢測到的光信號進行
光電轉換后,得到對應的電信號,并將電信號傳輸到信號放大器進行放大處理,將信號放大
到采集板有效的采集范圍;
步驟4,此時,采集板接收來自信號放大器的電信號,并對接收到的電信號進行分析處
理,得到光纖溫度曲線,并等待后續光脈沖產生的散射光電信號進行累加和平均處理,最終
由上位機通過編譯軟件進行溫度解調和顯示。

關 鍵 詞:
適用于 隧道 測溫 分布式 光纖 系統 以及 方法
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