专利名称：一种分布式光纤测温装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光纤传感装置，特别涉及一种采用全光纤分光模块的分布式光纤测温装置。
背景技术：
分布式光纤温度传感装置(DTS)是一种新兴的线型火灾探测系统，在公路交通隧道、高压电缆沟、输煤皮带、石化化工等领域有较广泛应用。该系统不仅可以实时测量温度的大小，而且可以精确定位火灾位置，具有测量距离长、无测量盲区、抗电磁干扰、适合易燃易爆等恶劣环境下工作等优点。DTS的测量原理为自发拉曼散射效应，激光脉冲在光纤传输时会产生背向的自发拉曼散射光，利用分光模块将其分离出温度敏感的反斯托克斯光和温度不敏感的斯托克斯光，根据其比值即可得到沿光纤分布的温度变化情况。中国专利ZL200820154032. 7公开了一种分布式光纤温度传感装置，该装置主要包括激光器、空间分光模块、快门和探测器。该装置的分光模块由反斯托克斯透镜和斯托克斯透镜组成，是一种基于光学元件的空间分光光路结构，光路复杂，对光路调试要求精度高，可靠性低。中国专利ZL200810120192. 4公开了一种基于集成型光纤波分复用技术的分布式光纤拉曼温度传感器，其中集成型波分复用器由分立的光纤双向耦合器、光纤平行光路、斯托克斯和反斯托克斯光宽带滤光片集成。该装置采用光纤耦合器以及光学滤光片分光，光路损耗较大，不利于光纤拉曼散射信号的探测。
发明内容为了解决现有技术中的上述不足，本实用新型提供了一种采用低成本、高可靠性的全光纤分光模块的分布式光纤测温装置。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种分布式光纤测温装置，包括脉冲激光源、光纤环形器、测量光纤、全光纤分光模块、探测器和电路模块。脉冲光源的输出端与光纤环形器的输入端相连，光纤环形器的第一输出端与测量光纤相连，光纤环形器的第二输出端与全光纤分光模块的输入端相连，全光纤分光模块的输出端与探测器相连，探测器与电路模块相连。所述的脉冲光源为窄脉冲宽度、高峰值功率的半导体激光光源或者光纤激光光源。所述的全光纤分光模块由光纤光栅和1X2熔融拉锥型波分复用器组成，其中光纤光栅的中心波长为入射激光波长，波分复用器的两个输出端分离波长分别为反斯托克斯光波长和斯托克斯光波长。由于光纤光栅和熔融拉锥型波分复用器均为全光纤化器件，成本低、插入损耗小，长期可靠性高，并且由于插入损耗小，为了提高对入射激光波长信号的隔离度，所述的全光纤分光模块可利用多个光纤光栅级联的方式。[0011]所述的探测器为雪崩光电二极管APD，用于探测器微弱的光纤散射信号。由于雪崩光电二极管APD的离散性较大，为减小雪崩光电二极管APD—致性问题， 本实用新型还提出一种单一探测器的结构。所述的全光纤分光模块与探测器之间还有1X 2 光开关，其中全光纤分光模块的两个输出端与1X 2光开关的两个输入端相连，1X 2光开关的输入端与探测器相连。这样，通过控制1X2光开关，可以选择性地使反斯托克斯光或者斯托克斯光进入探测器，即通过分时探测的方式实现单一探测器对温度敏感的反斯托克斯光和温度不敏感的斯托克斯光的探测，减小探测器一致性的问题，提高分布式光纤测温装置的长期测温精度。本实用新型的有益效果本实用新型利用一种新型的全光纤化分光模块的分布式光纤测温装置，分光模块由常见的通信级全光纤化器件组成，无需胶水封装，成本低、长期可靠性高。本实用新型还提出一种利用单一探测器的结构，减小了探测器的不一致性问题， 提高了长期测温精度。

图1是本实用新型的一种分布式光纤测温装置；图2是本实用新型的一种单一探测器的分布式光纤测温装置。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详尽描述。实施例1:如图1所示，一种分布式光纤测温装置，包括脉冲激光源1、光纤环形器2、测量光纤3、全光纤分光模块4、探测器6和电路模块7。脉冲光源1的输出端与光纤环形器2的输入端相连，光纤环形器2的第一输出端与测量光纤3相连，光纤环形器2的第二输出端与全光纤分光模块4的输入端相连，全光纤分光模块4的输出端与探测器6相连，探测器6与电路模块7相连。所述的脉冲光源1为窄脉冲宽度、高峰值功率的半导体激光光源或者光纤激光光源。本实施例优选中心波长为1550nm的光纤激光光源，脉冲宽度5 30ns可调，峰值功率 1 50W可调。所述的光纤环形器2采用三端口的环形器。所述的测量光纤3可以是单模光纤或者多模光纤。本实施例为增加背向散射信号强度，优选GI62. 5/125的通信多模光纤。所述的全光纤分光模块4由光纤光栅41和1X2熔融拉锥型波分复用器42组成， 其中光纤光栅的41中心波长为入射激光波长1550nm，波分复用器42的两个输出端分离波长分别为温度敏感的反斯托克斯光波长1450nm和温度不敏感的斯托克斯光波长1660nm。 由于光纤光栅41和熔融拉锥型波分复用器42的插入损耗小，为了提高瑞利散射光的隔离度，所述的全光纤分光模块4可利用多个光纤光栅级联的方式。额外的光纤光栅可以直接加在光纤光栅41后面，也可以直接加在波分复用器42的两个输出端上。所述的探测器6包括第一探测器61和第二探测器62，分别与波分复用器42的两个输出端相连，用于将光信号转换为电信号。所述的探测器6用于探测从测量光纤3返回的反斯托克斯光和斯托克斯光信号，由于信号极为微弱，本实施例优选具有内部增益的雪崩光电二极管APD。所述的电路模块7接收第一探测器61和第二探测器62的电信号，利用反斯托克斯和斯托克斯信号的强度之比计算出温度分布信息，实现大范围的火灾报警。实施例2 如图2所示，一种单一探测器的分布式光纤测温装置，包括脉冲激光源1、光纤环形器2、测量光纤3、全光纤分光模块4、1X2光开关5、探测器6和电路模块7。脉冲光源1 的输出端与光纤环形器2的输入端相连，光纤环形器2的第一输出端与测量光纤3相连，光纤环形器2的第二输出端与全光纤分光模块4的输入端相连，全光纤分光模块4的两个输出端与1 X 2光开关5的两个输入端相连，1 X 2光开关5的输出端与探测器6相连，探测器 6与电路模块7相连。与实施例1不同的是，所述的全光纤分光模块4与探测器6之间增加了一个1X2 光开关5。1X2光开关5可选用MEMS结构或者机械结构式的光开关，本实施例优选MEMS 结构的光开关。全光纤分光模块4的两个输出端分离出温度敏感的反斯托克斯光信号和温度不敏感的斯托克斯光信号，这两路信号与1 X 2光开关的两个输入端相连，此时可通过控制1 X 2光开关，可以选择性地使反斯托克斯光或者斯托克斯光进入探测器6，此时通过分时探测的方式实现单一探测器对温度敏感的反斯托克斯光和温度不敏感的斯托克斯光的探测，减小探测器一致性的问题，提高分布式光纤测温装置的长期测温精度。
权利要求1.一种分布式光纤测温装置，包括脉冲激光源、光纤环形器、测量光纤、全光纤分光模块、探测器和电路模块，其特征在于所述的脉冲光源的输出端与光纤环形器的输入端相连， 光纤环形器的第一输出端与测量光纤相连，光纤环形器的第二输出端与全光纤分光模块的输入端相连，全光纤分光模块的输出端与探测器相连，探测器与电路模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温装置，其特征在于所述的全光纤分光模块由光纤光栅和1X2熔融拉锥型波分复用器组成，其中光纤光栅的中心波长为入射激光波长，波分复用器的两个输出端分离波长分别为反斯托克斯光波长和斯托克斯光波长。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温装置，其特征在于所述的脉冲光源为窄脉冲宽度、高峰值功率的半导体激光光源或者光纤激光光源。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温装置，其特征在于所述的探测器为雪崩光电二极管APD。
5.根据权利要求1所述的一种分布式光纤测温装置，其特征在于所述的全光纤分光模块和所述的探测器之间还有1X2光开关，全光纤分光模块的两个输出端与1X2光开关的两个输入端相连，1X 2光开关的输出端与探测器相连。
专利摘要本实用新型公开了一种分布式光纤测温装置，包括脉冲激光源、光纤环形器、测量光纤、全光纤分光模块、探测器和电路模块，所述的脉冲光源的输出端与光纤环形器的输入端相连，光纤环形器的第一输出端与测量光纤相连，光纤环形器的第二输出端与全光纤分光模块的输入端相连，全光纤分光模块的输出端与探测器相连，探测器与电路模块相连。本实用新型的分光模块由常见的通信级全光纤化器件组成，无需胶水封装，成本低、长期可靠性高。本实用新型还提出一种利用单一探测器的分布式光纤测温装置，减小了探测器的不一致性问题，提高了长期测温精度。
文档编号G01K11/32GK202002751SQ201120100859
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者丘栋荣, 卢海洋, 肖棽柏, 蒋俊 申请人:杭州山旭光电有限公司